Рекуперативный режим работы электровоза

Все переключения в силовой цепи при переходе из тягового режима в режим торможения и наоборот производятся тормозными переключателями 49 и 50 (смотри схему). При сборе силовой цепи в режиме торможения якорь каждого тягового двигателя отключается от своей обмотки возбуждения и подключается последовательно со стабилизирующим сопротивлением R5 к выпрямительно-инверторному преобразователю. Обмотки возбуждения всех тяговых двигателей первой и второй секций соединяются последовательно. Сопротивления постоянной шунтировки Р0 – Р3 в блоках Р1 – Р4 остаются включенными параллельно обмоткам возбуждения. Обмотка силового трансформатора с выводами Х4, а 6 и а 7 первой секции и выпрямительные установки возбуждения 60 первой и второй секций образуют схему двух полупериодного выпрямления с нулевой точкой для питания выпрямленным напряжения обмоток возбуждения тяговых двигателей. Напряжение холостого хода между выводами а6 – а7 и х4 составляет 180 В. Включение и отключение обмоток возбуждения возбудителя осуществляется электропневматическими контакторами 46 и 47. Стабилизирующее сопротивление R5 - необходимо для обеспечения электрической устойчивости при параллельной работе инвертора и генерирующих тяговых двигателей. Величина тормозного усилия прямо пропорционально току якоря и току возбуждения. Ток якоря i я определяется формулой (1).

Iя = Ем - Ет (1)

Σ Rк

где: Ем – ЭДС двигателя;

Ет – ЭДС трансформатора;

Σ Рк – сумма сопротивлений контура, по которому протекает ток якоря I я.

Из формулы (1) видно, что регулировать тормозную силу (ток zкоря Iя) можно двумя способами: изменением ЭДС двигателя Ем и изменением ЭДС трансформатора Ет. Сумма сопротивления контура величины постоянная, поэтому её регулировать ток якоря невозможно. ЭДС двигателя Е м прямо пропорциональна току возбуждения и скорости вращения якоря (скорости движения электровоза) и определяется формулой (2).

Ем = С · Х · Ф · П (2)

Где: С – постоянный коэффициент машины;

Ф - магнитный поток;

П – скорость вращения якоря.

Из формулы (2) видно, что изменить ЭДС двигателя Ем можно изменением магнитного потока Ф, что машинист и делает, регулируя ток возбуждения вращением тормозной рукоятки КМЭ. Вращая тормозную рукоятку по часовой стрелке, увеличивают ток возбуждения, а следовательно, увеличивается ЭДС двигателя Ем и ток якоря Iя, соответственно увеличивается и тормозное усилие электровоза и уменьшается скорость движения. Уменьшение скорости приводит к уменьшению ЭДС двигателя (см. формулу 1) и к уменьшению тока якоря, т.е. тормозной силы (см. формулу 1). Для увеличения тормозной силы необходимо снова увеличить ток возбуждения вращением тормозной рукоятки по часовой стрелке. Когда ток возбуждения станет максимальным по условиям нагрева обмоток возбуждения, ток якоря Iя увеличивают уменьшением ЭДС трансформатора Ет, вращая главную рукоятку контроллера в сторону уменьшения зоны регулирования. Из формулы (1) видно, что с уменьшением ЭДС трансформатора Ет, ток якоря I Я возрастёт. Таким образом, рекуперативном режиме работы электровоза, тормозное усилие регулируется в зоне высоких скоростей плавным изменением тока возбуждения, а в зоне малых скоростей – плавным изменением противо-ЭДС трансформатора. Регулирование тормозного усилия плавным изменением тока возбуждения от 0 до 1100 А. Осуществляется за счёт изменения угла открытия тиристоров выпрямительных установок возбуждения 60. Открытие тиристоров производится с помощью управляющих импульсов, вырабатываемых системой управления блока 400 и подаваемых через выходные усилители импульсов выпрямительных установок возбуждения на управляющие электроды тиристоров. Плавное регулирование противо-ЭДС инвертора производится с 4-й до 1- й зоны регулирования. Импульсы управления формируются системой авторегулирования инвертора, входящий в блок 400, обеспечивающий постоянство угла погасания d = b - g. Датчиком угла коммутации являются трансформаторы тока 29 ¸ 32 с дросселями 33 ¸ 36. Во всех зонах регулирования, кроме первой, ток рекуперации (ток якоря Iя) протекает навстречу ЭДС вторичных обмоток трансформатора, через тиристоры соответствующих плеч, открывающихся в отрицательный полупериод напряжения Uт на их анодах. В первой зоне предусматривается перевод тиристоров плеч 3, 4, 5 и 6 из режима инвертирования в режим выпрямления с противо включением тяговых двигателей. При независимом питании обмоток возбуждения от тиристорного возбудителя достигается электрическое торможение до полной остановки. Это даёт возможность с большой точностью остановить поезд, а так же осадить состав назад.

Сбор рекуперативной схемы следует производить:

При скорости:

- 80 – 55 км/ч в 4-й зоне;

- 55 – 40 км/ч в 3-й зоне;

- 40 – 20 км/ч в 2-й зоне;

- 20 – 0 км/ч в 1-й зоне.

Не допустимо при высоких скоростях движения собирать рекуперативную схему на низких зонах регулирования, т.к. при большой скорости возникает большая ЭДС двигателя Ем (см. формулу 2), а противодействовать ей будет малая ЭДС трансформатора, возникает недопустимо большой ток якоря Iя (см. формулу 1). Чтобы не допустить ошибки, лучше всего при любой скорости движения собрать рекуперативную схему в конце 4-й зоны, выставить нужный ток возбуждения, а затем вращением главного штурвала КМЭ в сторону уменьшения зоны добиться получения тока якоря.