Разработка технологического процесса текущего ремонта в объёме тр-1 электровозов серии 3ЭС5К

Режим рекуперации
После переключения силовых контактов тормозных переключателей QТ1 схема тяговых двигателей разделяется на две независимые цепи: цепь обмоток возбуждения и цепи якорных обмоток ТЭД. При этом тяговый двигатель переводится в режим работы генератора постоянного тока с независимым возбуждением.
Цепь обмоток возбуждения ТЭД
Источником питания цепей возбуждения является вторичная обмотка трансформатора Т5 с выводами а3-5-х3. Выводы а3-х3 подключены к силовым тиристорным плечам 1, 2 выпрямительной установки возбуждения. ВУВ обеспечивает преобразование переменного тока в постоянный по схеме с нейтральной точкой, и плавное регулирование силы тока в обмотках возбуждения ТЭД.
В первый полупериод ток будет проходить по следующей цепи:
- вывод а3 вторичной обмотки трансформатора → левый нож QS15 → плечо 1 ВУВ → вывод 0 ВУВ → провод В345 → нижний силовой контакт тормозного переключателя четвертого тягового двигателя QТ1 → силовой контакт отключателя неисправного ТЭД QS12 → верхний силовой контакт реверсора QР1 → обмотка возбуждения тягового двигателя М4 → нижний силовой контакт реверсора QР1 → точка разветвления рядом с верхним силовым контактом QТ1 → нижний силовой контакт тормозного переключателя третьего тягового двигателя QТ1 и так далее в аналогичном порядке по обмоткам возбуждения остальных ТЭД с учетом положения силовых контактов реверсора, затем провод В108 → шунт амперметра RS2 → датчик тока Т15 → силовой контакт контактора К1 → реле перегрузки КА7 → вывод 5 вторичной обмотки трансформатора (нейтральная точка).
Во второй полупериод ток будет проходить по следующей цепи:
- вывод х3 вторичной обмотки трансформатора → реле перегрузки КА8 → правый нож QS15 → плечо 2 ВУВ и далее по цепям, аналогичным первому полупериоду.
При прохождении тока по обмоткам возбуждения ТЭД появляется магнитный поток, сила которого регулируется выпрямительной установкой возбуждения ВУВ-24.
Цепи обмоток якорей ТЭД
При следовании поезда по спуску вращение от колесных пар электровоза через зубчатую передачу передается на якоря ТЭД, в результате обмотки якорей пересекают магнитный поток, созданный обмотками возбуждения, и в якорных обмотках появляется ЭДС, напряжение которого подводится к щёткам через коллекторные пластины. Плюс при этом будет на выводах Д2 якорных обмоток, минус на выводах Я1, в результате чего поменяется полярность ВИП.
В режиме рекуперации плечи ВИП, для увеличения силы тока (тормозной силы), будут открываться в обратном порядке – от четвертой к первой зоне, при этом во всех зонах в работе участвуют те же плечи что и в тяге.
Рассмотрим цепи обмоток якорей первого и второго ТЭД в начале четвертой зоны регулирования, с учетом аналогичной работы в цепях обмоток якорей третьего и четвертого ТЭД:
- плюсовые выводы якорных обмоток Д2 первого и второго ТЭД → датчики тока Т1, Т2 → верхние силовые контакты тормозных переключателей QТ1 → диоды блоков U11 → балластные резисторы R10 → провод В216, в котором объединяются токи первого и второго ТЭД → чётные плечи ВИП.
Для преобразования постоянного тока якорных обмоток в переменный (инвертирование) вторичной обмотки трансформатора, плечи 1-8 и 2-7 ВИП будут открываться по очереди на 0,01 секунды, чтобы обеспечить частоту переменного тока 50Гц.
Тогда ток по обмотке трансформатора будет протекать по следующей цепи:
- (первый полупериод) плечо 8 ВИП → реле перегрузки КА3 → вывод х1 обмотки трансформатора → вывод а1 обмотки трансформатора → левый нож QS3 → плечо 1 ВИП → провод В101 → точка разветвления на две параллельные цепи → сглаживающие реакторы L2, L3 → силовые контакты выключателей быстродействующих QF11, QF12 → шунт амперметра первого ТЭД RS1 → минусовые выводы якорных обмоток Я1 первого и второго ТЭД.
- (второй полупериод) плечо 2 ВИП → левый нож QS3 → вывод а1 обмотки трансформатора → вывод х1 обмотки трансформатора → реле перегрузки КА3 → плечо 7 ВИП и далее на минусы якорных обмоток аналогично первому полупериоду.
При прохождении переменного тока по вторичным обмоткам в результате обратной трансформации на первичной обмотке трансформатора Т5 появляется однофазный переменный ток частотой 50 Гц напряжением несколько большим, чем в контактной сети. Далее ток будет поступать в контактный провод и на ближайший потребитель (электроподвижной состав).
Процесс отдачи выработанной тяговыми двигателями электроэнергии в контактный провод называется рекуперация.
Обязательным условием рекуперации является противоположное направление тока первичной обмотки трансформатора Т5 току контактного провода (противофаза). То есть, когда ток от контактной сети стремится пройти через первичную обмотку и далее в рельсовую цепь (как в тяге), то ток
рекуперации по первичной обмотке протекает в обратном направлении в контактную сеть из-за разницы напряжений. После смены направления тока контактной сети в следующую фазу, направление тока рекуперации также поменяется.
Если по каким – либо причинам произойдет сбой работы оборудования управления ВИП (в том числе МСУД), что приведет к неправильному порядку открытия плеч ВИП и совпадению направления токов контактной сети и рекуперации, то в результате произойдет аварийный режим, который называют опрокидыванием инвертора. Этот режим гораздо опаснее короткого замыкания, т.к. к току КЗ цепей ТЭД добавляется ток наведенный контактной сетью. В этом случае могут быстро выйти из строя силовые тиристоры открытых плеч ВИП, а также высока вероятность появления кругового огня в ТЭД, что приведет к их порче. Именно с этой целью установлена защита двигателей от кругового огня в режиме рекуперации.