МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ И ДИАГНОСТИКИ ЭЛЕКТРОВОЗОВ ЭП1, ЭП1М, 2ЭС5К

Схемы силовых цепей и функциональные схемы систем управления электровозов

Электровозы переменного тока ЭП1, ЭП1М, 2ЭС5К, ЗЭС5К с зонно-фазовым регулированием напряжения, предназначенные для вождения пассажирских и грузовых поездов на электрифицированных участках с напряжением 25 кВ, созданы на основе проверенных в эксплуатации конструкций серийных электровозов ВЛ65, ВЛ85, ВЛ80Р. Пассажирские электровозы ЭП1 и ЭП1М оборудованы микропроцессорными системами управления и диагностики МСУД, МСУД-М, грузовые электровозы 2ЭС5К, ЗЭС5К — микропроцессорными системами управления МСУД-М, МСУД-Р.

Упрощенная принципиальная схема силовых цепей электровоза ЭП1 и функциональная схема системы автоматического управления представлены на рис. 4.1.

Силовые цепи пассажирских электровозов ЭП1, ЭП1М аналогичны силовым цепям электровозов ВЛ65 и содержат: тяговый трансформатор ТТ, два выпрямительно-инверторных преобразователя ВИП1, ВИП2, выпрямительную установку возбуждения ВУВ, шесть тяговых электродвигателей (1—6) серии НБ-520В с номинальным напряжением 1000 В и номинальной мощностью 900 кВт, подключенных двумя группами параллельно по три двигателя к каждому выпрямительно-инверторному преобразователю. Последовательно с каждой группой электродвигателей включены сглаживающие реакторы PC, снижающие пульсации тока. В режиме тяги обмотки возбуждения OBI—ОВ6 тяговых электродвигателей соединены последовательно с якорями (1—6) посредством тормозных переключателей ПТ. Регулирование напряжения, подводимого к тяговым двигателям, осуществляется изменением фазовых углов отпирания тиристорных плеч ВИП и дискретным бесконтактным переключением токовой нагрузки на смежные секции тяговых обмоток трансформатора. Дополнительно регулирование тяговых электродвигателей осуществляется тремя ступенями ослабления возбуждения, посредством подключения параллельно обмоткам возбуждения шунтирующих резисторов (на рис. 4.1 цепи шунтирования не показаны). Защита силовых цепей от аварийных перегрузок обеспечивается высоковольтным главным выключателем ГВ.

В режиме рекуперативного торможения тормозные переключатели ПТ занимают противоположное (относительно показанного) положение. При этом обмотки возбуждения OBI—ОВ6 отсоединяются от якорей тяговых электродвигателей, а последовательно с якорями включаются диодные блоки Д1— Д6 и стабилизирующие резисторы Rl—R6. Резисторы Rl—R6 предназначены для обеспечения электрической устойчивости режима рекуперации, а также для ограничения токов короткого замыкания ТЭД при аварийном опрокидывании инвертора. Диодные блоки Д1—Д6 исключают переход тяговых машин из генераторного режима в моторный при нарушении сцепления и возникновении избыточного скольжения колесных пар в тормозном режиме. Защита тяговых электродвигателей и преобразователя от аварийных перегрузок обеспечивается быстродействующими выключателями, включенными в цепь каждого ТЭД и высоковольтным главным выключателем ГВ.

Обмотки возбуждения OBI—ОВ6 соединяются последовательно между собой и запитываются от выпрямительной установки возбуждения ВУВ. В этом режиме автоматически регулируется ток возбуждения перегруженного по току якоря тягового электродвигателя посредством шунтирующих тиристорных блоков ШТ1—ШТ6. Это позволяет приблизить ток перегруженного электродвигателя к току других ТЭД, работающих с заданной нагрузкой, и тем самым уменьшить расхождение токовых нагрузок параллельно включенных якорей тяговых машин.

Силовые цепи каждой секции грузовых электровозов 2ЭС5К, ЗЭС5К по компоновке и режимам функционирования аналогичны силовым цепям электровозов ЭП1 (рис. 4.2), отличаются только количеством тяговых электродвигателей. К каждому выпрямительно-инверторному преобразователю подключено параллельно по два электродвигателя серии НБ-514В с номинальным напряжением 980 и номинальной мощностью 935 кВт.

4^

OS

Схема силовых цепей электровоза ЭП1 и функциональная схема системы управления

Рис. 4.1. Схема силовых цепей электровоза ЭП1 и функциональная схема системы управления: РКА — релейноконтакторные аппараты; ПКУ — приемно-контактирующее устройство; САУТ — система автоматического управления торможением; КЛУБ — комплексное локомотивное устройство безопасности; ЗТ1, ЗТ2 — задатчики тока тяговых электродвигателей; ЗС1, ЗС2 — задатчики скорости движения; БИ1, БИ2 — блоки индикации; ПИ — панель измерений; МПК1 — технологический микропроцессорный контроллер; ЦМК — центральный микропроцессорный контроллер

Схема силовых цепей электровоза 2ЭС5К и функциональная схема системы управления

Рис. 4.2. Схема силовых цепей электровоза 2ЭС5К и функциональная схема системы управления: КМ — контроллер машиниста; САУТ — система автоматического управления торможением; КЛУБ — комплексное локомотивное устройство безопасности; ОУ — органы управления электровозом; БИ — блок индикации; БС — блок сигнализации; БУЭ — блок управления электровозом

На схемах силовых цепей электровозов ЭП1 и 2ЭС5К изображены также измерительные преобразователи (датчики), сигналы которых используются в алгоритмах управления тяговым электроприводом и оборудованием.

В отличие от серийных локомотивов ВЛ65 в системах автоматического управления электровозов ЭП1, ЭП1М применены датчики токов якорей ДТЯ1—ДТЯ6 (2ЭС5К датчики ДТЯ1—ДТЯ4) и датчики токов возбуждения тяговых электродвигателей ДТВ типа LEM— LT1000. При этом вместо блоков измерений введена измерительная панель ПИ с выходными резисторами датчиков.

В качестве датчиков частоты вращения (скорости движения) ДС использованы импульсные датчики ДПС-У, установленные в буксовых узлах всех шести колесных пар электровозов ЭП1, ЭП1М и в буксовых узлах восьми (двенадцати) колесных пар электровозов 2ЭС5К (ЗЭС5К).

Датчики напряжения ДН1— ДНЗ предназначены для синхронизации работы системы управления выпрямительно-инверторными преобразователями с напряжением тяговых обмоток и для обеспечения контроля уровня этого напряжения. Датчики напряжения представляют собой измерительные трансформаторы, аналогичные применяемым на электровозах ВЛ65 и ВЛ85.

Датчики углов коммутации ДК1—ДК4, аналогичные датчикам электровозов ВЛ65 и ВЛ85, обеспечивают измерение интервалов коммутации тиристорных плеч выпрямительно-инверторных преобразователей в режимах тяги и рекуперативного торможения.

Очередность открытия тиристорных плеч ВИП1, ВИП2 в тяговом (выпрямительном) и рекуперативном (инверторном) режимах определяется алгоритмами, аналогичными алгоритмам работы блоков управления БУВИП-030, БУВИП-133 преобразователями электровозов ВЛ65 и ВЛ85. Тиристорные плечи ВИП переключаются посредством импульсных сигналов, формируемых блоками выходных усилителей микропроцессорных систем управления и усиливаемых формирователями импульсов, установленными непосредственно в корпусах силовых преобразователей. Устройство и принцип действия усилителей и формирователей импульсов аналогичны рассмотренным в гл. 2 для системы автоматизированного управления ВИП электровозов ВЛ65 и ВЛ85. Амплитуда напряжения управляющих импульсов силовых тиристорных приборов ВИП составляет 20 В при токе нагрузки 2,5 А и длительности импульсов 800 мкс.

Включение и выключение тяговых и тормозных режимов производится подачей или снятием управляющих импульсов на тиристорные группы плеч ВИП так же, как на электровозах ВЛ65 и ВЛ85.

Микропроцессорные системы управления и диагностики МСУД, МСУД-М, МСУД-Р выполняют автоматическое управление тяговым электроприводом и электрическими аппаратами, обеспечивая следующие режимы работы электровозов:

  • — разгон электровоза до заданной скорости движения с автоматическим поддержанием заданных токов якорей тяговых электродвигателей и последующим автоматическим поддержанием заданной скорости;
  • — рекуперативное торможение с автоматическим поддержанием заданных токов якорей тяговых электродвигателей до заданной скорости движения с последующим автоматическим поддержанием заданной скорости движения на спусках;
  • — автоматическое плавное торможение с учетом ограничений тормозных характеристик до полной остановки электровоза;
  • — защиту тяговых электродвигателей от боксования и юза колесных пар;
  • — автоматическую непрерывную диагностику состояния электрооборудования электровоза;
  • — стыковку микропроцессорных контроллеров с блоками автоматического управления тормозными режимами и устройствами безопасности движения;
  • — совместную работу микропроцессорных контроллеров с подключенным совместимым персональным компьютером IBM PC при отладке рабочих программ и моделировании процессов управления.

Для обеспечения перечисленных функций в состав МПСУ включены следующие устройства:

  • — комплексное локомотивное устройство безопасности (КЛУБ);
  • — система автоматического управления торможением поездов (САУТ);
  • — микропроцессорные средства управления и диагностики оборудования электровоза;
  • — комплект датчиков, задатчиков и исполнительных устройств.

Системы КЛУБ и САУТ входят в систему безопасности движения поезда и относятся к верхнему уровню системы управления, т.е. к устройствам, команды которых имеют высший приоритет.

Система КЛУБ контролирует состояние машиниста (однократная и периодическая проверка бдительности), принимает и расшифровывает сигналы автоматической локомотивной сигнализации (АЛС), осуществляет световое оповещение о смене информации на индикаторе сигнализации и изменении предельно допустимой скорости движения, производит регистрацию параметров движения.

Система САУТ осуществляет непрерывный контроль скорости движения, предотвращает превышение максимальной допустимой скорости, вырабатывая управляющие команды в микропроцессорной системе управления МСУД. Система САУТ выполняет звуковое оповещение посредством синтезатора речи о сигналах светофоров, разделяющих расположенные впереди блок-участки пути, о приближении поезда на контрольное расстояние (460 м) к переездам, мостам, путепроводам, тоннелям, станциям. Дополнительно на дисплей блока индикации пульта машиниста выводится знакосветовая информация названия перегона, номера светофора или названия станции, на которой находится поезд в данный момент времени. Кроме того, САУТ обеспечивает прицельное торможение поезда в том случае, если машинист не отреагировал на предупреждение о необходимости остановки на запрещающий сигнал светофора.

Микропроцессорные средства управления и диагностики оборудования локомотива относятся к среднему уровню системы управления и работают, подчиняясь верхнему уровню. Конструктивно они состоят из блока микропроцессорной системы управления и диагностики с технологическими контроллерами МПК1, МПК2, двух блоков индикации БИ1, БИ2 пультов машиниста, приемно-контак- тирующего устройства ПКУ, последовательных мультиплексных каналов связи между отдельными элементами системы.

Микропроцессорные средства управления и диагностики обеспечивают следующие режимы работы аппаратов и электрооборудования электровоза: АВТОВЕДЕНИЕ, СОВЕТЧИК, РУЧНОЕ УПРАВЛЕНИЕ.

В режиме АВТОВЕДЕНИЕ осуществляется приоритетное исполнение команд систем КЛУБ и САУТ, обеспечивается выполнение графика движения с выбором режимов ведения поезда, рациональных по расходу электроэнергии на тягу; производится расчет режимов управления для автоматического достижения и поддержания заданной скорости движения с последующей их реализацией. Система управления автоматически переводит функционирование электрооборудования электровоза из режима тяги в рекуперацию и обратно без вмешательства машиниста.

В режиме СОВЕТЧИК реализуется ручное управление тяговым и тормозным режимами с автоматическим поддерживанием заданного тока тяговых электродвигателей и заданной скорости движения, производится расчет и выдача машинисту сообщений о скорости движения, обеспечивающей выполнение графика движения поезда и рациональный расход электроэнергии. Управление режимами работы аппаратов и электрооборудования электровоза осуществляется главным штурвалом контроллера машиниста, задающим ток тяговых электродвигателей посредством задатчика тока ЗТ и рукояткой скорости, задающей скорость движения посредством задатчика скорости ЗС. Переход из режима АВТОВЕДЕНИЕ в режим СОВЕТЧИК происходит после перевода главного штурвала или рукоятки скорости из положения П в положение 0, а также при остановке поезда на запрещающий сигнал светофора или при срыве стоп-крана в составе поезда. Переход в режим АВТОВЕДЕНИЕ возможен при нажатии кнопки АВТОВЕДЕНИЕ блока индикации БИ.

В режиме РУЧНОЕ УПРАВЛЕНИЕ обеспечивается непосредственное регулирование режимов работы тяговых электродвигателей с помощью главного штурвала контроллера машиниста и переключателей пульта управления. Переход из одного режима в другой машинист может выполнить по своему желанию, нажав на клавиатуре соответствующую кнопку.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >