2.4. Содержание отчета

1. Преимущества и недостатки ступенчатого регулирования на ЭПС переменного тока. Перечень серий магистральных электровозов переменного тока, на которых применяется данный способ регулирования.

2. Исследуемая электрическая схема силовых цепей электровоза переменного тока.

3. Результаты исследования ступенчатого регулирования напряжения ТЭД в виде таблицы замыкания контакторов главного котроллера электровоза (см. табл. 2.2).

4. Диаграмма изменения напряжения тягового двигателя в процессе ступенчатого регулирования.

5. Осциллограммы напряжения на тяговых двигателях с указанием ходовых и неходовых позиций.

6. Вывод о перспективах применения ступенчатого регулирования напряжения тяговых двигателей на электровозах переменного тока.

2.5. Контрольные вопросы

1. Какие разновидности регулирования напряжения ТЭД применяются на ЭПС переменного тока?

2. Какие преимущества имеет ступенчатое регулирование напряжения ТЭД на стороне низшего напряжения тягового трансформатора?

3. Для чего предназначен переходный реактор электровозов ВЛ80С?

4. Для каких целей на электровозах переменного тока со ступенчатым регулированием применяется встречно-согласное включение вторичных обмоток тягового трансформатора?

5. Каким образом достигается удвоение позиций регулирования скорости движения электровоза переменного тока при несимметричном регулировании напряжения ТЭД по полупериодам?

6. Для чего предназначен блок дифференциальных реле в схеме электровоза переменного тока?

Лабораторная работа 3

СТУПЕНЧАТОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ

ТЯГОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРОПОЕЗДОВ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Цель работы: изучить схемы ступенчатого регулирования напряжения тяговых двигателей электропоездов переменного тока.

3.1. Общие сведения

Ступенчатое регулирование нашло широкое применение в системах управления электропоездов переменного тока. В условиях частых пусков и остановок, характерных для работы мотор-вагонного подвижного состава, применение ступенчатого регулирования позволяет автоматизировать некоторые процессы (например, процессы пуска и разгона электропоезда) со значительно меньшими затратами, чем при плавном регулировании. При ступенчатом регулировании повышается надежность системы тягового привода электропоезда, упрощается система управления автоматизированными режимами работы, повышаются энергетические показатели работы электропоезда.

Как и на большинстве электровозов переменного тока, ступенчатое регулирование напряжения тяговых двигателей электропоездов осуществляется на стороне низшего напряжения тягового трансформатора переключением выводов его обмоток. Применительно к электрическим аппаратам электропоездов, располагаемым в основном под кузовом вагона, действуют жесткие требования по ограничению их габаритов, поэтому использование громоздких переходных реакторов, предназначенных для подобного рода переключений на электровозах, неприемлемо. В связи с этим на электропоездах был применен другой способ переключения секций тяговых обмоток – при помощи вентильных пробок.

Принцип перехода с позиции на позицию при помощи вентильных пробок поясняет схема, приведенная на рис. 3.1, где показана часть вторичной обмотки тягового трансформатора TV, поделенная на несколько секций, значения напряжения U_с которых равны между собой, и одно плечо выпрямительной установки. Секции переключаются контакторами К1 и К2 силового контроллера электропоезда в соответствии с диаграммой замыкания, приведенной в табл. 3.1.

Таблица3.1

Порядок замыкания

контакторов силового контроллера

Позиция регулирования	Контактор		Напряжение U2
	К1	К2
1	●	○	Uc
2	●	●	2Uc

Примечание: ● – контактор замкнут; ○ – контактор разомкнут

При включенном контакторе К1 ток в цепи протекает через часть обмотки трансформатора и диоды VD1, VD3. При этом напряжение U₂ на выходе выпрямителя рав-

но напряжению секции U_с. После замыкания контактора К2 в цепь вводится еще одна секция обмотки трансформатора. Ток в этом случае протекает через диоды VD2, VD3. Напряжение U₂ равно сумме значений напряжения двух секций обмотки и составляет 2U_с. Следует отметить, что замыкание контактора К2 при включенном контакторе К1 не приводит к появлению короткозамкнутого контура, так как этому препятствует диод VD1, к которому прикладывается обратное напряжение.

К преимуществам способа переключения секций обмотки тягового трансформатора с помощью вентильных пробок под нагрузкой следует отнести простоту схемы, компактность оборудования, а также отсутствие потерь электрической энергии на переходных реакторах. Кроме того, контакторы при таком способе переключения работают в более благоприятных условиях с точки зрения гашения электрической дуги. Недостатки этого способа – высокая стоимость полупроводниковых преобразователей, отсутствие промежуточных позиций, которые можно было бы использовать для более плавного регулирования.

Для увеличения числа позиций на электропоездах применяются схемы с так называемым несимметричным регулированием напряжения по полупериодам. Пример подобной схемы приведен на рис. 3.2.

При замыкании контактора К1 реализуется первая ступень регулирования, на которой диодамиVD6, VD8 и VD3 осуществляется однополупериодное выпрямление. Во второй полупериод напряжение на двигателе отсутствует. Выпрямленное напряжение на первой позиции U_d1 равно .

На второй позиции замыкаются контакты контактора К6 и образуется симметричный мост, питающийся от одной секции обмотки трансформатора TV. В один полупериод работают плечи VD2, VD5 и VD7 выпрямителя, в другой – плечи VD6, VD8 и VD3. Напряжение на зажимах тягового двигателя U_d 2 увеличивается вдвое и составляет уже .

На третьей позиции после включения контактора К2 в цепь вводится вторая секция обмотки трансформатора. При этом ступень регулирования получается несимметричной: в один полупериод (работают плечи VD2, VD5 и VD7) на вы-

прямитель подается напряжение одной секции обмотки, а в другой полупериод (работают плечи VD6, VD8 и VD4) – напряжение двух секций. При этом выпрямленное напряжение на третьей позиции U_d 3 увеличивается и становится равным .

На четвертой позиции включается контактор К5, а контакторы К1 и К6 отключаются, в результате снова получается симметричная ступень регулирования. На вход выпрямительной установки в оба полупериода подается напряжение 2U_c. Соответствующим образом увеличивается и напряжение на зажимах тягового двигателя. Далее, на пятой позиции, включается контактор К3 и весь процесс, описанный выше, повторяется.

Таким образом, в схеме с несимметричным регулированием существует возможность получить дополнительные позиции изменения напряжения тяговых двигателей. Подобные схемы использованы на всех отечественных электропоездах переменного тока.