Пояснительная записка (1222534), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Новая машина значительно превосходит по тягово-энергетическим характеристикам локомотивы более раннего производства, что позволяет на ряде полигонов эксплуатации использовать электровоз 2ЭС5 (две секции) вместо трехсекционных сцепов серийных электровозов. Особенности конструкции электровоза:

- в качестве тяговых используются асинхронные трехфазные электродвигатели с короткозамкнутым ротором;

- питание АТД осуществляется от регулируемых статических преобразователей напряжения и частоты, входящих в состав тяговой системы, разработанной компанией «Alstom» (рисунок 1.2);

- вспомогательный привод реализован с возможностью регулирования производительности трехфазных нагрузок благодаря использованию вспомогательного преобразователя компании «Alstom»;

- электровоз оборудован системой автоведения, управления распределенной тягой, системой управления поездом повышенного веса и длины, а также другими электронными системами.

Рисунок 1.2 – Силовая схема электровоза 2ЭС5

Тяговый трансформатор содержит сетевую обмотку (СО), четыре тяговые обмотки Т01–Т04 и обмотку фильтра (ФО), предназначенную для подавления радиопомех. К выходу каждой тяговой обмотки подключен входной преобразователь – стабилизатор напряжения. К выходу входного преобразователя (звену постоянного напряжения) подключен инвертор напряжения для питания тягового двигателя М. К звену постоянного напряжения каналов преобразователей для питания второго и третьего тяговых двигателей подключены вспомогательные преобразователи ВП1 и ВП2. Элементная база преобразователя – силовые биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT) с жидкостно-воздушной системой охлаждения. К выходным зажимам каждого инвертора АИН подключены статорные обмотки одного из тяговых двигателей М. При переходе из тягового режима в режим рекуперативного торможения и при обратных переходах никаких переключений в силовой схеме не производится. Тяговые двигатели переводятся в генераторный режим путем понижения основной частоты напряжения относительно синхронной частоты, соответствующей данной скорости движения. При этом инверторы переходят в режим трехфазного выпрямителя. При рекуперативном торможении сетевые преобразователи за счет изменения алгоритма управления переводятся в инверторный режим, и поток энергии из промежуточного контура направляется к тяговому трансформатору и далее в контактную сеть. Защита силовых цепей преобразователя и тяговых электродвигателей от коротких замыканий, токов перегрузки и от замыканий на «землю» выполнена с помощью аппаратно-программных средств преобразователя, подчиняющихся системе управления, при срабатывании которых отключается ГВ QF1.

На электровозе применен тяговый асинхронный двигатель 6 FRA 4567 G. Он предназначен для преобразования электриче­ской энергии, получаемой от статического преобразователя, в ме­ханическую, передаваемую с вала тягового двигателя на колесную пару электровоза.

Тяговый двигатель выполнен для опорно-осевого подвешива­ния и представляет собой шестиполюсный двигатель переменно­го трехфазного тока с короткозамкнутым ротором и независимой системой вентиляции. Охлаждающий воздух подается в тяговый двигатель со стороны редуктора через вентиляционный люк и вы­ходит из тягового двигателя со стороны, противоположной редук­тору через вентиляционные отверстия, закрытые сеткой.

Механическая сборка статора выполняется с помощью вось­ми продольных пластин, которые расположены вокруг магнитной цепи, приварены к концевым пластинам и также приварены сна­ружи вдоль всей магнитной цепи. Механическая прочность обе­спечивается за счет снятия напряжений. Данное решение позволяет обеспечить жесткую конструкцию двигателя.

Ротор состоит из листов магнитной стали толщиной 0,5 мм, изолированных друг от друга, с низким коэффициентом элек­трических потерь. Листы собраны на валу под действием высокой температуры и зажаты между двумя концевыми пластинами. Изоляция обеспечивается за счет фосфатирования после вырезки и снятия заусенцев или путем использования предварительно изо­лированных стальных листов.

Характеристики тягового двигателя электровоза 2ЭС5 «Скиф» представлен в таблице 1.1.

Таблица 1.1 – Основные параметры тягового двигателя электровоза 2ЭС5

Клетка ротора выполнена из медных стержней и колец, соеди­ненных с помощью высокочастотной индукционной пайки твердым припоем. Конечная форма придается стержням непосредственно на последней стадии изготовления. Кольца штампуются необхо­димого размера и подвергаются тепловой обработке для обеспе­чения конечных механических характеристик. Двигатель динами­чески сбалансирован.

1.3 Анализ силовых цепей электровоза 2ЭС10

Электрические цепи электровоза 2ЭС10 (рисунок 1.3) обеспечивают синхронную работу оборудования всех секций, а также автономную работу каждой секции и резервирование тягового и вспомогательного оборудования при неисправностях [1].

Тяговый асинхронный электропривод электровоза обеспечивает на каждой колесной паре равномерное регулирование силы тяги и торможения, а также частоты вращения при юзе и боксовании. В каждой секции четыре трехфазных асинхронных тяговых двигателя получают высоковольтное раздельное питание от инверторов, которые объединены в двух тяговых преобразователях.

Вспомогательное оборудование получает питание по трехфазным цепям переменного напряжения 380 В, которые гальванически отделены от высоковольтного напряжения 3 кВ с помощью блока вспомогательных трансформаторов. Первичные обмотки трансформаторов запитаны от модулей преобразователя собственных нужд, которые интегрированы в тяговые преобразователи. По секциям электровоза цепи вспомогательного оборудования разделены.

Бортовая сеть напряжением 110 В каждой секции формируется после преобразователя питания цепей управления, вход которого подключен к трехфазной цепи вспомогательного оборудования напряжением 380В. Цепи выполнены по двухпроводной системе, изолированы от «корпуса» электровоза. Для бортовой сети напряжением 110 В существует электрическая связь между секциями через межсекционное соединение.

Для защиты от коммутационных и атмосферных перенапряжений в цепи токоприемника XA2 установлен ограничитель перенапряжений FV1. При работе электровоза с поднятым первым и третьим токоприемником по ходу движения защиту от коммутационных и атмосферных перенапряжений осуществляет ограничитель перенапряжений установленный на второй секции.

В схеме силовых цепей электровоза 2ЭС10 можно выделить следующие основные цепи:

- цепи тяговых электроприводов;

- цепи вспомогательных машин и аппаратов.

Цепи вспомогательных машин и аппаратов одной секции представляют собой цепи питания электродвигателей и устройств для обеспечения бесперебойной работы основных узлов и аппаратов, таких как:

- тяговый преобразователь;

- тяговый электродвигатель;

- тормозной резистор;

- дроссель сетевого фильтра;

- тормозное оборудование.

Цепи тяговых электроприводов одной секции представляют собой цепи питания четырех асинхронных тяговых электродвигателей от инверторов тяговых преобразователей. Дополнительно каждый тяговый преобразователь оснащен инвертором для питания вспомогательных машин и аппаратов. Тяговые преобразователи между собой соединены параллельно и подключены к контактной сети напряжением 3 кВ.

Цепи питания тяговых преобразователей снабжены всеми необходимыми устройствами коммутации, защиты и измерения. К каждому тяговому преобразователю подключен тормозной резистор.

Для осуществления электрического соединения между контактным проводом сети постоянного напряжения 3 кВ и электрическим оборудованием каждая секция электровоза оснащена двумя токоприемниками ХА1, XA2.

После токоприемника в высоковольтную цепь включен входной LC-фильтр, предназначенный для снижения уровня радиопомех, создаваемых при токосъеме и при работе коммутационных аппаратов. Фильтр состоит из дросселя помехоподавления L1, L2, размещенного для каждой ветви токоприемника индивидуально и конденсаторов С1, С2.

Для защиты от коммутационных и атмосферных перенапряжений в цепи токоприемника XA2 установлен ограничитель перенапряжений FV1. При работе электровоза с поднятым первым и третьим токоприемником по ходу движения защиту от коммутационных и атмосферных перенапряжений осуществляет ограничитель перенапряжений установленный на второй секции.

Для отключения каждого токоприемника от силовых цепей электровоза в обесточенном состоянии служат дистанционные разъединители QS1, QS2.

Для заземления высоковольтной цепи при опущенных токоприемниках предназначен дистанционный заземлитель QS3.

Обе секции электровоза объединены гибким шунтом (003). Соединение осуществляется со стороны задней торцевой части.

Делители напряжения R11, R12, а также преобразователь напряжения код UZ1 являются устройствами контроля напряжения в контактной сети и предназначены для измерения напряжения контактной сети и передачи значений напряжения в микропроцессорную систему управления и диагностики (МПСУ и Д).

Для разрыва силовых цепей одной секции электровоза при возникновении токов короткого замыкания служит быстродействующий выключатель QF1. Ток уставки быстродействующего выключателя составляет 2900+100-200А.

Тяговый преобразователь (А1, А2) служит для преобразования электрической энергии 3 кВ постоянного тока в трехфазное переменное напряжение регулируемой амплитуды и частоты. Количество тяговых преобразователей на одной секции электровоза – два, по одному преобразователю на два двигателя тележки.

Каждый тяговый преобразователь включает два импульсных инвертора (APRWA, APRWB) для питания двух тяговых электродвигателей, дополнительный инвертор для питания вспомогательного оборудования AHBU и тормозной прерыватель ABST.

Импульсный инвертор состоит из однофазных модулей. Инвертор обеспечивает трехфазное напряжение с регулируемой частотой и напряжением на выходных клеммах U, V, W.

При электрическом торможении энергия тягового электродвигателя преобразовывается в тепловую энергию, которая выделяется на тормозном резисторе R1, R2. Тормозной резистор является отдельным устройством.

Для соединения тягового преобразователя с контактной сетью используется контактор (размыкатель) линии питания Q4. Благодаря контактору линии питания преобразователь может быть изолирован от контактной сети. Таким образом, в случае неполадки неисправная система преобразователя может быть выведена из эксплуатации, не затрагивая другие рабочие узлы, например, другие тяговые преобразователи. Данный контактор линии питания может быть открыт только при нулевом токе; его нельзя открывать при замкнутом быстродействующем выключателе.

Устройство предварительного заряда подключено параллельно с контактором. Блок предварительного заряда включает контактор предварительного заряда К6 и резистор R31. При подключении преобразователя сначала через блок предварительной зарядки заряжается конденсатор цепи постоянного тока преобразователя СDC, затем контактор линии питания замыкается. Благодаря этому сводится к минимуму пусковой ток, который возникает, если входное напряжение резко переключается на батарею разряженных конденсаторов. Контактор линии питания замыкается, как только напряжение звена постоянного тока превышает 95 % теоретической конечной величины

Конденсаторы звена постоянного тока СDC служат в качестве энергетического накопителя, сглаживающего и буферизующего напряжение цепи звена постоянного тока. Их необходимость обусловлена тем, что значения энергии на входе и на выходе различаются на малых временных масштабах. Поэтому можно сказать, что конденсатор энергетически отделяет магистраль питания от нагрузки. Батарея конденсатора звена постоянного тока состоит из пяти конденсаторов по 1 мкФ на каждый отдельный инвертор.

Шунтирующий вентиль CBH представляет собой короткозамкнутый тиристор с собственной управляющей электроникой и прерывателем - так обычно выглядит жесткий шунтирующий вентиль. Жесткий шунтирующий вентиль используется только в очень критических ситуациях для биполярных транзисторов с изолированным затвором. Его задача состоит в оперативном разряде цепи звена постоянного тока и поглощении в течение определенного периода времени энергии с линии питания и электродвигателей во избежание повреждений других узлов. Шунтирующий вентиль закрывается по сигналу программного обеспечения тягового преобразователя. Условия срабатывания защиты включают следующие:

- сигнал об ошибке с генераторов стробирующих импульсов на биполярных транзисторах с изолированным затвором, (контроль над процессом установки тягового преобразователя);

- потеря питания 24 В на шунтирующий вентиль;

Характеристики

Список файлов ВКР