Назначение динамического регулятора магнитного поля генераторов (ДРП)

Вспомним, что ЭДС генераторов определяется по формуле: Е = сФn, то есть, напрямую зависит от величины магнитного потока обмоток возбуждения и скорости начала торможения. В лабораторных условиях установлено, что при скоростях около 80 км/ч ЭДС генераторов настолько велика, что между коллекторными пластинами (ламелями) возникает напряжение, вызывающее искрение и, как следствие, образование кругового огня по коллектору. Чтобы ограничить межламельное напряжение до допустимого уровня необходимо ограничить ЭДС генераторов. В нашем случае это можно сделать, уменьшив величину магнитного потока обмоток возбуждения, подключив параллельно к ним какую-то нагрузку (сопротивление). Тогда, согласно 1 Закону Кирхгофа, часть ЭДС, наводимой в обмотках, будет отводиться в шунтовую цепь.

Если это сопротивление сделать постоянным, то по мере снижения скорости будет падать ЭДС генераторов, а вместе с ней и тормозной эффект, что недопустимо. Значит, для поддержания постоянной ЭДС (и тормозной силы) необходимо пропорционально снижению скорости увеличивать магнитный поток обмоток возбуждения. Для этой цели параллельно к ним подключается тиристорный регулятор, который состоит из силового блока (подключается контакторами силового блока КСБ1 и КСБ2) и блока управления, а также датчика тока тормозного режима ДТ, который расположен в аппарате ПМТ и датчика напряжения в цепи невыводимых сопротивлений. ДРП имеет два одинаковых комплекта аппаратуры для 1 и 2 групп генераторов.

Основным управляющим элементом ДРП являются силовые транзисторы, которые с большой частотой открывается и закрывается, периодически шунтируя обмотку возбуждения и отводя от неё часть тока. Блок управления (БУ) на основании измерений датчика тока (ДТ) плавно изменяет время открытого и закрытого состояния основного тиристора (широту импульса), а индуктивные сопротивления, входящие в силовой блок,

за счёт своей индуктивности сглаживают броски тока в силовой цепи. Таким образом удаётся поддерживать ЭДС и ток генераторов на постоянном уровне в зависимости от положения главной рукоятки КВ: в Тормоз-1 – на уровне 160-180А, а в Тормоз-1А и Тормоз-2 – на уровне 260А в порожнем и 370А в гружёном режиме. Исходя из вышеизложенного, можно сделать вывод, что…

ДРП предназначен для импульсного регулирования магнитного поля генераторов с целью ограничения их ЭДС и поддержания её на постоянном (Т-1) и предельно допустимом (Т-1А и Т-2) уровне путём плавного увеличения магитного потока пропорционально снижению скорости.

Диапазон работы ДРП – от 90км/ч (заявлено изготовителем) до 64 км/ч, при этом происходит плавное изменение возбуждения генераторов с 48 до 91% (после закрытия основных транзисторов 9% тока идут через шунтовые невыводимые резисторы по 0,9 Ом в каждой группе ДРП).

Использование ДРП в режиме Т-1А и Т-2 значительно сокращает тормозной путь по сравнению с реостатным торможением, за счёт поддержания тормозного замедления на постоянном уровне, близком к предельному по условиям сцепления колёс с рельсами. Аппарат расположен под вагоном справа в районе первой тележки.

Построение схемы цепей управления на Тормоз-1А - Байпасное торможение (1 вариант)

(для вагонов Еж-3, Ем-508Т и 81-717 / 714 всех модификаций с регулятором РТ300/300).

1. При переводе КВ из Тормоз-1 в тормоз-1А дополнительно замыкаются кулачки 2 и 25 поездных проводов. В результате:

• получает питание РРТуд:

10Пр--А54--ВУ--кэУ2--шинаУ2-кэ25Пр--К25--25Пр--СК--25пр--А25--РРТуд--резистор--Земля. Но

усилия РРТуд недостаточно для притяжения якоря

• получает питание РУ и ТРП переходит на 2ю уставку 260-370А с авторежимом.

3. После снижения скорости до 64 км/ч, БУ ТРП подаёт сигнал на включение РСУ и отключаются КСБ1 и

КСБ2, поле генераторов возрастает с 91 до 100% (за счёт этого усиливается тормозной эффект), далее:

• включаются СР1 и РВ1: …2пр--А2--КСБ1--КСБ2--ПСУ4--РК1-16--РР-ЛК4--РВ1||СР1--ЗР--РРП--Земля
• размыкается блСР1 в цепи тормозного контура яСДРК и замыкается блСР1 в цепи питания яСДРК
• замыкается блРВ1 в цепи ОВ СДРК, РК начинает вращение.
• между позициями замыкается РКМ1 и получают питание РУТпод и РРТпод: Б-А30-РКМ1… при этом
• размыкаются нз.блокировки РУТ и РРТ в цепи яСДРК (но они зашунтированы РКМ1, поэтому яСДРК питание не теряет)
• замыкаются нр.блокировки РУТ и РРТ, подготавливая КЗ контур для яСДРК
• перед приходом на позицию размыкается РКМ1 и теряют питание якорь СДРК, РУТуд и РРТуд
• РУТуд разомкнёт свою блокировку в цепи КЗ контура и замкнёт в цепи яСДРК
• РРТ не отпустит якорь (т.к. РРТуд находится под питанием), поэтому на позиции замкнётся РКП и создаст КЗ контур для яСДРК. Таким образом, РК провернётся на одну позицию и остановится.

4. Для того, чтобы вывести ещё одну позицию, необходимо снять питание с РРТуд, то есть, перевести КВ в Тормоз-1. При этом потеряют питание РВ1, СР1 и РРТуд, разрывая КЗ контур и подготавливая цепь яСДРК к режиму Тормоз-1А или Тормоз-2. Дальнейший вывод позиций байпасом (до 17 позиции) осуществляется аналогично. На 17й позиции включаются В№1, аналогично режиму Тормоз-2.

Построение схемы цепей управления на Тормоз-1А (2 вариант).

Работа цепей управления вагонов 81-717.5м последней модификации имеет некоторые отличия по сравнению с традиционным 1 вариантом. Теперь реле РРТ имеет только одну катушку, которая притягивает и удерживает свой якорь, а для её включения используется тиристор.

Тиристор - это управляемый диод. Он имеет три вывода:

• анод («плюс», слева)
• катод («минус», справа)
• управляющий электрод (сверху)

При подаче положительного потенциала на управляющий электрод, тиристор открывается и пропускает ток в направлении «анод - катод». При снятии потенциала с управляющего электрода тиристор (в отличие от транзистора) остаётся открытым и пропускает через себя ток. Закрыть тиристор можно двумя способами:

· Необходимо изменить полярность в цепи «анод - катод».

· Снять потенциал с анода. Тиристоры применяются на вагонах всех типов, которые эксплуатируются в настоящее время на метрополитене. Устанавливаются, как в силовой цепи (тиристорный регулятор РТ300/300), так и в цепи управления (в цепи питания катушки РРТ).

---------------------------------------------------------------------------------------------

1. При переводе КВ из Тормоз-1 в тормоз-1А дополнительно замыкаются кулачки 2 и 25 поездных проводов. При этом подводится питание к катушке РРТ по цепи:

10Пр--А54--ВУ--кэУ2--шинаУ2-кэ25Пр—А55--К25--25Пр--СК--25пр--А25--РРТ. Так как тиристор в цепи 25 вагонного провода пока закрыт, то ток через катушку РРТ не проходит.

2. Получает питание ДРП3 тиристорного регулятора магнитного поля генераторов и, если скорость поезда более 64 км/ч, ДРП переходит с первой уставки (160-180А) на вторую уставку (260А пор. - 370А груж.).

3. После снижения скорости ниже 64 км/ч, от ДРП 7 подаётся питание на 2 вагонный провод, в результате

получают питание катушки СР1 и РВ1: ДРП7—ПСУ4—РК1-16—бл.РР—ЛК4—РВ1||СР1—ЗР—РРП—Земля.

• РВ1, включившись, замыкает свою блокировкув цепи в цепи питания обмотки возбуждения СДРК.
• СР1, включившись, размыкает свою блокировкув цепи КЗ контура и замыкает блокировку в цепи питания якоря СДРК, в результате СДРК начинает вращаться.
• После ухода с 1 позиции размыкается блокировка РК1 в 6 проводе, при этом теряют питание с ДРП5 и катушки КСБ1 и КСБ2.
• КСБ2 размыкает свою блокировку в цепи питания авторежимного устройства.
• КСБ1 и КСБ2 замыкают свои блокировки во 2 проводе. С этого момента РВ1 и СР1 будут получать питание со 2 провода.
• Между позициями размыкается РКП, затем замыкается РКМ1 и получает короткий импульс якорь СДРК и РУТпод., а также поступает сигнал на управляющий электрод тиристора 25 провода. В результате тиристор открывается и катушка РРТ получает землю по цепи:

10Пр--А54--ВУ--кэУ2--шинаУ2-кэ25Пр—А55—К25—25Пр--СК—25пр--А25—РРТ—резистор—тиристор—земля. При этом:

• размыкаются блокировка РУТ и РРТ в цепи питания якоря СДРК (но они зашунтированы блокировкой РКМ1, поэтому якорь СДРК питание не теряет)
• замыкается блокировка РУТ и РРТ, подготавливая КЗ тормозной контур для якоря СДРК
• перед приходом на позицию размыкается РКМ1 и теряет питание якорь СДРК и РУТпод, а также снимается сигнал с управляющего электрода тиристора 25 пр., но тиристор не закрывается. При этом:
• РУТпод размыкает свою блокировку в цепи КЗ контура и замыкает в цепи якоря СДРК
• РРТ не отпустит якорь (т.к. находится под питанием), поэтому СДРК по инерции дойдёт до позиции, а на позиции замкнётся РКП, создавая КЗ тормозной контур для якоря СДРК:

СДРК—РРТ—РКП—диод—СДРК Таким образом, РК остановится на следующей позиции.

4. Для того, чтобы вывести ещё одну позицию, необходимо снять питание с РРТ, то есть, перевести КВ в Тормоз-1. При этом в главном вале разомкнутся кулачки 25 и 2 проводов, в результате:

• теряют питание катушки РВ1 и СР1. СР1 размыкает свою блокировку в цепи питания якоря СДРК и замыкает блокировку в КЗ контуре.
• также теряет питание катушка РРТ и закроется тиристор 25 провода. РРТ размыкает сврю блокировку в КЗ контуре и замыкает в цепи питания якоря СДРК, подготавливая его к дальнейшему вращению.

Дальнейший вывод позиций байпасом (до 17 позиции) осуществляется аналогично. На 17й позиции включатся ВЗ№1, аналогично режиму Тормоз-2.

ü При срабатывании А55 или торможении от устройств АРС обесточиваются катушки РРТ всех вагонов (АРС размыкает контакты РОТ1 в цепи К25), при этом отменяется возможность байпасного торможения и РК всего поезда будут работать в режиме Тормоз-2. При срабатывании А25 режим Тормоз-2 будет только на данном вагоне, при этом будут ощущаться сильные толчки и возможно срабатывание РП.

Торможение короткозамкнутым контуром. (только для вагонов без диодов в СЦ!).

Этот вид торможения выполняется при отсутствии высокого напряжения на контактном рельсе и при скорости начала торможения не более 5 км/ч. Для этого необходимо сначала перевести главную рукоятку КВ в «0», реверсивную в положение «Назад», затем главную рукоятку в положение «Тормоз-1».

1. При переводе КВ в положении Тормоз-1 сразу включается ЛК2, а затем ЛК3. Пока ЛК4 ещё не включен, создастся цепь, в которую входят якоря 1-й группы генераторов и обмотки возбуждения 2-й группы.

В результате в якорях 1-й группы возникнет ЭДС (направление противоположно моторному режиму) и перемагничивает обмотки возбуждения второй группы по цепи: (см. слева)

якоря 3 и 1 генераторов—ЛК3— КЭ реверсора «Назад»—ОВ2—ОВ4—КЭ реверсора «Назад»—Л12—ПТР—Я3—якоря 3 и 1 генераторов. Происходит самовозбуждение 1 группы с увеличением магнитного потока в ОВ второй группы.

2. В момент, когда включится контактор ЛК4 и к тормозному контуру подключится 2-я группа якорей, их ЭДС первоначально будет равна нулю, а сопротивление второго генераторного контура намного меньше, чем в тормозном контуре. В результате ток пойдёт по второму генераторному контуру, минуя тормозной контур: (см. слева):

якоря 3 и 1 генераторов—ЛК3— КЭ реверсора «Назад»—ОВ2—ОВ4—КЭ реверсора «Назад»—Л12—якоря 2 и 4 генераторов—ЛК4— КЭ реверсора «Назад»—ОВ1—ОВ3— КЭ реверсора «Назад»—Я3—якоря 1 и 3 генераторов.

Таким образом, в обмотках якорей и в обмотках возбуждения генераторов 1-й группы проходят токи, направления которых соответствуют генераторному режиму, поэтому 1 и 3 колёсные пары создают тормозной эффект. Но, так как в обмотках якорей 2-й группы направление тока соответствует моторному режиму, а в обмотках возбуждения 2-й группы направление тока изменено на противоположное, то вторая группа перейдёт в моторный режим с изменением направления вращения якорей (по правилу левой руки). То есть, 2 и 4 колёсные пары сначала начнут тормозить противотоком, а затем начнут вращаться в обратную сторону (наступит «опрокидывание»). В тот момент, когда якоря 2 и 4 остановятся, то их противо-ЭДС будет равна нулю, что приведёт к резкому увеличение силы тока в силовой цепи, а также к возникновению большого тормозного момента, что приведёт к полной остановке состава.

ü При скорости более 5 км/ч торможение короткозамкнутым контуром приведёт к срабатыванию аппаратов защиты (ДР или РП2-4) и, возможно, к повреждению механического оборудования или тяговых двигателей.