ДИПЛОМ (Разработка мероприятий по снижению числа отказов тяговых двигателей электровозов 2(3)ЭС5К), страница 3

когда часть тиристоров плеча закрыта. Этовозможно при снятии управляющих импульсов до окончания коммутации, когда ток через отдельные тиристоры может быть меньше тока удержания вследствие резкого снижения напряжения обмоток трансформатора и, следовательно,анодного напряжения тиристоров при коммутации. С целью исключения подобных режимов предусмотрено автоматическое ограничение фазы импульса 25αр.2.2 Цепи тяговых двигателей в режиме рекуперативного торможенияТяговые двигатели в режиме рекуперативного торможения работают как генераторы постоянного тока с независимым возбуждением [1].Рекуперативное торможение осуществляется путем инвертирования постоянного тока тяговых двигателей, работающих генераторами в переменный токпромышленной частоты.Все переключения в силовой цепи при переходе из режима тяги в режим рекуперативного торможения и наоборот производится переключателями QT1блоков А11, А12.

При переходе в режим рекуперативного торможения якорькаждого тягового двигателя отключается от своей обмотки возбуждения и подключается к ВИП последовательно с диодами панели U1 и блоком резисторовR10Блок резисторов R10 предназначен для обеспечения большей электрическойустойчивости рекуперативного торможения, а также для улучшения распределения тока между параллельно включенными якорями тяговых двигателей.Панель с диодами U11 предназначена для предотвращения появления контурных токов при переходе в режим рекуперативного торможения на высокихскоростях.Для защиты резисторов от токовых перегрузок предусмотрена панель реленапряжения А6. При срабатывании реле контроля напряжения KV01, KV02 панели А6 разбирается схема электрического торможения.При срабатывании реле контроля напряжения KV01 панели защиты тяговыхдвигателей от кругового огня А27 блоков А11, А12 отключается контактор К1,обесточивая обмотки возбуждения тяговых двигателей.Обмотки тягового трансформатора с выводами а3 - х3 и выпрямительнаяустановка возбуждении U3 образуют схему двухполупериодного выпрямлениясо средней нулевой точкой для питания обмоток возбуждения тяговых двигате26лей.

Напряжение холостого хода между выводами а3 – х3 составляет 172В.Тормозными переключателями QT1 блоков А11, А12 обмотки возбуждениятяговых двигателей каждой секции соединяются между собой последовательно.Резисторы R1, R2 (выводы P0, РЗ) блоков А11, А12 остаются подключенными параллельно обмоткам возбуждения, как и в режиме тяги.Сбор силовой схемы питания обмоток возбуждения завершается включением контактора К1.Ток возбуждения измеряется амперметром РА2 ВОЗБУЖДЕНИЕ, установленным в кузове головной (хвостовой) секции.Обратная связь по току с системой регулирования обеспечивается с помощью датчика тока Т15.От тока перегрузки цепи возбуждения защищены с помощью реле КА8, оттоков короткого замыкания при пробое плеч ВУВ - с помощью реле КА7.

Присрабатывании реле КА7 отключается контактор К1, при срабатывании релеКА8 отключается главный выключатель QF1.Контроль замыкания цепей возбуждения на корпус осуществляет реле контроля “земли“ KV5, при включении которого на любой секции на блоке сигнализации А23 над пультом машиниста головной (хвостовой) секции загораетсяиндикатор ВУВ.Для снижения уровня радиопомех и коммутационных перенапряжении обмотка а3 - х3 тягового трансформатора соединена с корпусом секции через конденсаторы С15, С16.272.3 Регулирование тормозной силы в режиме рекуперативноготорможенияПри работе электровоза в режиме рекуперативного торможения в зоне высоких скоростей тормозная сила регулируется плавным изменением тока возбуждения тяговых двигателей, а в зоне средних и малых скоростей – плавнымизменением напряжения ВИП, работающих в инверторном режиме [1].Изменение тока возбуждения осуществляется за счет изменения угля открытый тиристоров выпрямительной установки возбуждения U3.Тиристоры открываются с помощью управляющих импульсов, вырабатываемых блоком управления А55 и подаваемых через выходные усилители импульсов выпрямительной установки возбуждения на управляющие электродытиристоров.Тормозная сила в четвертой зоне регулируется плавным изменением токавозбуждении, который по мере снижения скорости движения электровоза должен увеличиваться для поддержания заданной тормозной силы.

При достижении наибольшего тока возбуждения дальнейшее поддержание заданной тормозной силы осуществляется плавным уменьшением напряжения ВИП.Плавное регулирование напряжения ВИП производится с середины четвертой зоны (αр= 90°эл) до первой зоны. В четвертой зоне тиристоры плеч 1, 2, 7, 8открываются с углом опережения β. Импульсы управления формируются системой авторегулирования инвертора, входящей в блок управления А55, обеспечивающий постоянство угла запаса δ=β-γ при токе якоря более 400 А. Применьших токах осуществляется регулирование инвертора с постоянным угломопережения β.Информации об угле коммутации γ поступает от датчиков Т21 – Т24.Регулирование в четвертой зоне осуществляется изменением фазы открытиятиристоров плеч 3 и 4, начиная с угла α=90°эл.Ток двигателей в начале полупериода протекает через тиристоры плеч 1, 8(или 2, 7). В момент подачи управляющего импульса на тиристоры плеч 3 (или284) происходит коммутация тока с тиристоров плеч 1 (или 2) на тиристоры плеч3 (или 4).

В дальнейшем так до конца полупериода будет протекать через тиристоры плеч 3, 8 или 4, 7.Переход на регулирование в третьей зоне осуществляется подачей импульсов с углом опережения β на тиристоры плеч 3, 8 и 4, 7 и закрытием тиристоровплеч 1, 2. Регулирование осуществляется изменением фазы открытия тиристоров плеч 5, 6. По окончании регулирования в третьей зоне выполняется синхронный перевод нагрузки с тиристоров плеч 5, 6, 7, 8 в тиристоры плеч 1, 2, 5,6. Последние открываются с углом опережения β, обеспечивая переход во вторую зону регулирования.Во второй зоне изменением фазы открытия тиристоров плеч 3, 4 производятдальнейшее уменьшение напряжения ВИП.При переходе на первую зону управляющие импульсы снимаются с тиристоров плеч 1, 2, а на тиристоры плеч 5, 6 подаются импульсы, регулируемыепо фазе.

При уменьшении фазы αр до π/2 рекуперация прекращается, а придальнейшем уменьшении угла αр, начинается режим торможения противовключением, когда тяговый двигатель развивает тяговый момент, соответствующийнаправлению движения назад, и электровоз начинает потреблять энергию из сети. Торможение противовключением обеспечивает возможность остановки поезда и осаживания его назад, при необходимости.В режиме рекуперативного торможения при автоматическом управлениинапряжения ВИП ограничивается тремя с половиной зонами (верхняя границасередина четвертой зоны).Форма напряжения на выходе ВИП при регулировании в режиме рекуперативного торможения приведена на рисунке 2.3 [1].29Рисунок 2.3 – Форма напряжения на выходе ВИП при регулировании в режиме рекуперативного торможения [1]303 ПАРАМЕТРЫ РАБОТЫ ТЭД В ЭКСПЛУАТАЦИИ3.1 Технические данные электровоза 3ЭС5КТехнические характеристики электровоза двухсекционного и трехсекционного исполнений сведены в таблицу 3.1.

Технические характеристики тяговыхдвигателей НБ-514Б и НБ-514Е представлены в таблице 3.2.Таблица 3.1 Параметры электровоза двухсекционного и трехсекционного исполненийнормаНаименование параметровВ соста-В соста-ве 2 сек-ве 3цийсекцийНоминальное напряжение,электровозов25000ВЧастота, ГцФормула ходовой частиВ составе 2502(2о-2о)Нагрузка от оси на рельсы,3(2о-2о)4(2о-2о)235 ± 5 (24,0 ± 0,5)кН (тс)Сила тяги часового режима,464(47,3)696(71,0)928(94,6)кН (тс), не менееСкорость часового режима,49,9км/ч, не менееСила тяги продолжительного режима, кН, (т), не423(43,1)634(64,7)846(86,2)менееСкорость продолжительного режима, км/ч, не ме-51,0нееМаксимальная скорость в11031эксплуатации, км/чКПД в продолжительномрежиме,0,85не менее32Таблица 3.2 Параметры тяговых двигателей НБ-514Б и НБ-514ЕРежим работыНоминальная мощность, кВтНаименование параметрачасовойпродолжительный820765Номинальное1000напряжение, ВНоминальный токякоря, АНоминальная частота вращения, об/мин870810920940Степень возбужде-0,98/0,48ния ном/минКПД, %94,594,7Количество охлаждающего воздуха,70м /мин.Класс нагревостойкости изоляции обмоток катушек полюсов, якорной иFкомпенсационнойобмотокМасса НБ-514Б, кг4300Масса НБ-514Е, кг43503.2 Эксплуатационные параметры электровоза 3ЭС5КВ ходе эксплуатации максимально разрешенные показатели превышаются.Связанно это с множеством факторов.

Наиболее многочисленным по случаюотказов является превышение перенапряжений ТЭД. Для обеспечения эффективной работы локомотива машинисты завышают токовые показатели тем самым не соблюдают правила ведения поезда. Для анализа была взята справки по33расшифровки МСУД электровоза 3ЭС5К №180 взятой в СЛД «Дальневосточное».В справке сказано, что на электровозе 3ЭС5К №180 под управлением локомотивной бригады, приписки ТЧЭ-9, была допущена ошибка ведения поезда инарушения пункта ПТЭ о допуске превышения номинального напряжения натяговых электродвигателях всех секций что привело к срабатыванию реле«земли» KV1 и KV3.Диаграмма с допуском перенапряжений показана на рисунке 3.1.Рисунок 3.1 – Фрагмент справки по расшифровки МСУД с указанием области перенапряженийИсходя из этого, можно сделать вывод, что устройство по ограничению перенапряжений необходимо для снижения числа нарушений приводящих к отказам и неплановым ремонтам ТЭД, а также для повышения безопасности движения на сети железных дорог РФ.344ОБЗОРМЕТОДОВОГРАНИЧЕНИЯПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙВ ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ ЦЕПЯХПеренапряжение – это напряжение, превышающее амплитуду наибольшегорабочего напряжения (Uном) изоляции элементов электрической сети.

В зависимости от места приложения различаются перенапряжения фазные, междуфазные, внутриобмоточные и междуконтактные. Последние возникают при приложении напряжения между разомкнутыми контактами одноименных фаз коммутационных аппаратов (выключателей, разъединителей).4.1 Потребность в примененииРазличают следующие характеристики перенапряжений: максимальное значение Umax или кратность K = Umax/Uном; длительность воздействия; форму кривой; широту охвата элементов сети.При коммутациях, а также вследствие атмосферных разрядов в электротехнических установках часто возникают импульсы напряжения - перенапряжения, существенно превышающие номинальное.