WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 9 | 10 || 12 | 13 |   ...   | 41 |

Контактор – это электрический аппарат с косвенным управлением, предназначенный для замыкания и размыкания силовой цепи (название происходит от английского слова contact – соприкосновение). Контактор (рис. 2.5,а) имеет силовые контакты: неподвижный 1 и подвижный 2, соединенные с проводами силовой цепи электровоза. Для перемещения подвижного контакта 2 служит пневматический привод 4, связанный с подвижным силовым контактом 2 изоляционным стержнем 3. На трубопроводе 5 сжатого воздуха установлен электромагнитный вентиль 6.

Машинист включает катушку вентиля 6 выключателем 7, который установлен в кабине машиниста и соединен с источником низкого напряжения 50 или 110 В проводами цепи управления.

Рис. 2.5. Кинематическая схема электропневматического (а) и электромагнитного (б) контакторов В индивидуальных контакторах э.п.с. гораздо реже используют также электромагнитный привод (рис. 2.5,б). Такие контакторы также имеют силовые контакты: неподвижный 1 и подвижный 2, причем, рычаг подвижного контакта перемещается электромагнитом 4, который управляется низковольтным выключателем 5. В групповых контакторных аппаратах, например на электровозах переменного тока, обычно используют специальный электродвигательный привод.

Контакторы в силовой цепи э.п.с. выполняют различные функции.

Линейный контактор ЛК (см. рис. 2.1) предназначен для замыкания или размыкания силовой цепи в процессе управления электровозом.

Последовательно с тяговыми двигателями включен пусковой резистор r, разделенный на несколько секций. Контакторы 1–20, подключенные параллельно секциям пускового резистора, предназначены для ступенчатого регулирования его сопротивления. Контакторы 21, 22 и служат для соединения тяговых электродвигателей в различные схемыгруппировки (С, СП, П).

При включенном контакторе 22 и отключенных контакторах 21 и все четыре тяговых двигателя соединены последовательно (группировка С). При замкнутых контакторах 21 и 23 и разомкнутом 22 тяговые двигатели включены в две параллельные ветви по два двигателя последовательно в каждой (группировка П). Соединение тяговых двигателей, при котором в каждой параллельной ветви остается по одному двигателю, не предусматривается, так как тяговые двигатели постоянного тока имеют номинальное напряжение не выше 1500 В и не рассчитаны на прямое подключение к контактной сети с напряжением 3000 В.

Для ослабления возбуждения тяговых электродвигателей параллельно обмоткам возбуждения подключают шунтирующие резисторы контакторами Ш1 и Ш2.

Пусковой резистор выполнен из металлической ленты, намотанной на керамические изоляторы. Поскольку при протекании тока лента нагревается до плюс 350–450 °С, то очень важно, чтобы её электрическое сопротивление при этом не изменялось. Для этого разработаны специальные сплавы. Обычно применяют ленту из сплава железа, хрома и алюминия (фехраль). Пусковой резистор с контакторами для переключения его секций называют пусковым реостатом. Сопротивление пускового реостата изменяют ступенями при переключении его секций контакторами.

Пусковой реостат имеет наибольшее сопротивление, когда контакторы 1– 20 разомкнуты. При поочередном включении этих контакторов отдельные ступени пускового резистора замыкаются накоротко и сопротивление в цепи тяговых двигателей соответственно постепенно, по мере разгона поезда, уменьшается до нуля. На рис. 2.6,a приведена схема с последовательным закорачиванием секций R1–R4 при замыкании контакторов 1–4, в которой количество ступеней регулирования общего сопротивления резистора R равно числу контакторов. Там же дана таблица замыкания контакторов, поясняющая работу этой схемы, в которой перечислены позиции регулирования, указано сопротивление пускового реостата на каждой позиции и даны номера замкнутых при этом контакторов. На рис. 2.6,б приведена более сложная схема, которая позволяет увеличить число ступеней, применяя комбинированное включение секций R1–R4 реостата. Здесь количество контакторов и секций реостата меньше.

Рис. 2.6. Схемы пускового реостата с последовательным выводом секций (а) и с комбинированным включением секций (б) Режимы работы пускового или тормозного реостата на электровозе и электропоезде существенно отличаются друг от друга. Процесс разгона электровоза с тяжелым грузовым поездом, особенно на подъеме, может занимать несколько минут. Еще более продолжительным может быть режим реостатного торможения грузового поезда при движении по затяжному спуску на горном участке. Поэтому на электровозах всегда предусматривают принудительное охлаждение реостата от вентилятора.

Причем для экономии энергии электродвигатель вентилятора выгодно подключать параллельно одной из секций этого же реостата. На электропоездах реостат нагружен пусковым током не более 10–15 с в каждом цикле движения от остановки до остановки. Поэтому такой реостат устанавливают под кузовом моторного вагона или же на его крыше, где происходит естественное охлаждение секций реостата потоком встречного воздуха.

Реверсор – это электрический аппарат, предназначенный для изменения направления движения э.п.с. (от английского reverse – противоположность). Этого можно добиться двумя способами: изменить направление тока I в якорных обмотках Я–ЯЯ тяговых двигателей, сохранив прежним направление тока возбуждения и магнитного потока главных полюсов (рис. 2.7,а), или изменить направление тока в обмотках возбуждения К–КК, сохранив прежним направление тока в якорных обмотках (рис. 2.7,б). Для таких переключений нужно четыре контактора на каждую группу тяговых электродвигателей. Контакторы П1–П8 (см. рис. 2.1) обычно объединены в один групповой аппарат – реверсор с общим пневматическим приводом. При движении вперед замкнуты контакторы с нечетными номерами, при движении назад – контакторы с четными номерами.

Рис. 2.7. Схемы реверсирования якоря (а) и обмотки возбуждения (б) тягового двигателя При работе э.п.с. постоянного тока имеют место потери энергии в пусковых резисторах. При пуске ток тягового двигателя Iд поддерживают постоянным и равным току регулирования Iп. Для этого в цепь тягового двигателя, питающегося от сети с напряжением на токоприемнике UЭ, (рис.

2.8,а), должен быть включен резистор сопротивлением r, значение которого определим из уравнения равновесия напряжений UЭ = Uд +Ur = CФv + Iп(r + rд ) как UЭ - CФv r = - rд, Iп где rд – сопротивление обмоток двигателя.

Рис. 2.8. Реостатный пуск при одной группировке тяговых двигателей: а – принципиальная схема; б – диаграмма измерения сопротивления пускового резистора и пусковая характеристика, в – диаграмма распределения напряжений при пуске Чтобы по мере роста скорости электровоза ток двигателя оставался постоянным, пусковое сопротивление нужно постепенно уменьшать от Uэ r0 = - rд до нуля (рис. 2.8,б). При пуске одиночного тягового двигателя от Iп сети потребляется постоянная мощность P = UэIп, причем часть ее, а 2 именно Pr = Iпr, теряется в резисторе r, а другая часть Pд = UэIп - Iпr потребляется двигателем и за исключением собственных потерь внутри двигателя преобразуется в полезную механическую мощность (рис. 2.8,в).

Потери энергии в пусковом резисторе за время пуска te пропорциональны площади заштрихованного треугольника и составляют половину общего потребления энергии от сети с напряжением Uэ при пуске двигателя за время от момента трогания электровоза с места и до выхода на естественную характеристику, когда двигатели работают без пусковых резисторов, т.е. под полезным напряжением сети.

При комбинации реостатного пуска с переключением группировок тяговых двигателей М1–4 потери энергии в пусковом резисторе удается существенно снизить (рис. 2.9,а,б,в).

Рис. 2.9. Реостатный пуск при двух группировках тяговых двигателей: а – принципиальные схемы последовательного и параллельного соединения; б – диаграмма изменения сопротивления пускового резистора; в – кривая распределения напряжения в силовой цепи; г – диаграмма распределения мощностей Поскольку при пуске э.п.с. в любой момент времени имеет место баланс напряжений, то Uэ = Ur +Uд, где Ur – падение напряжения на резисторе r, а Uд – напряжение на всех электродвигателях.

Соответственно этому балансу общее потребление энергии при пуске Ап от источника Uэ можно представить как сумму потерь энергии Ar в резисторе r и полезного потребления энергии электродвигателями Ад. При этом потребление энергии из сети для периодов работы группировки С и группировки П соответственно равны А = UэIпt ;

A = Uэ(2Iп)t = 2A, где t и t – время работы э.п.с. соответственно на группировках С и П.

Поскольку ускорение э.п.с. при этом остается неизменным, то время работы тяговых двигателей на соответствующей группировке пропорционально диапазону изменения напряжения на электродвигателе в пределах рассматриваемой группировки. Поэтому имеем t = t = te 2, где te – общее время пуска до момента выхода на естественную характеристику Uд = Uэ. На рис. 2.9,в показано изменение напряжений при пуске тяговых двигателей, причем через Uд обозначено напряжение на электродвигателях, а заштрихованная часть диаграммы соответствует падению напряжения на резисторе Ur. По этой диаграмме могут быть вычислены потери мощности Pr в пусковом резисторе, причем нужно иметь в виду, что на группировке С из сети потребляется ток Iп, а на группировке П – ток 2Iп. Соответственно мощность (рис. 2.9,г), потребляемая электродвигателями Pд, меняется линейно в функции времени, а точнее скорости поезда, а потери мощности в резисторе Pr равны высоте заштрихованного треугольника. По этой диаграмме можно вычислить потери энергии в реостатах, которые могут быть записаны в следующем виде (за весь период пуска):

IпUэtд = Aп A A Ar = + =.

2 4 2 В этом случае доля потерь энергии в реостате Ar составляет /общего потребления энергии Aп из сети за всё время пуска. Аналогично могут быть вычислены и значения относительных потерь Ar Aп для других группировок. Наличие потерь энергии в пусковых резисторах является существенным недостатком э.п.с. постоянного тока. Однако эти потери существенны только в электропоездах пригородного сообщения и метро (12–16%), в электровозах они не превышают 2–4%.

2.2. Основные элементы силовой цепи э.п.с. переменного тока Силовая электрическая цепь и электрическая схема. В силовой цепи э.п.с. переменного тока (рис. 2.10) имеется ряд аппаратов, которые выполняют те же функции, что и на э.п.с. постоянного тока. Это токоприемник Тп, линейные контакторы ЛК1, ЛК2, контакторы реверсора П1–П8 и ослабления возбуждения Ш1, Ш2. На э.п.с. переменного тока приходится еще понижать напряжение контактной сети трансформатором Т и затем выпрямлять его выпрямителем VD1–VD4. Рассмотрим основные элементы этой схемы.

Рис. 2.10. Упрошенная схема силовой цепи э.п.с. переменного тока с выпрямителем Главный выключатель ГВ предназначен для автоматического отключения силовой цепи электровоза от контактной сети 25 кВ при коротких замыканиях, а также для предварительного размыкания силовой цепи перед опусканием токоприемника.

Трансформатор Т понижает напряжение контактной сети 25 кВ до значения, на которое рассчитаны тяговые электродвигатели (обычно около 1000 В). Первичная АХ и вторичные (а1–х1; 1–01; СН; ОТ) обмотки трансформатора (рис. 2.11,а) размещены на шихтованном сердечнике, набранном из листовой электротехнической стали толщиной 0,35 мм, обладающей хорошими магнитными свойствами. Для снижения потерь от вихревых токов листы стали имеют лаковое покрытие. Один конец первичной обмотки, обозначенный А, подключен к контактному проводу через токоприемник и главный выключатель. Другой конец, обозначенный X, через заземляющее устройство соединен с колесными парами электровоза, а через них с рельсами.

Рис. 2.11. Схемы обмоток трансформатора (а), их встречного (б) и согласного (в) включения Суммарное переменное напряжение на вторичной стороне трансформатора U = Uн ±Uр, где Uн и Uр соответственно напряжения нерегулируемой и регулируемой частей вторичной обмотки трансформатора (рис. 2.11,б,в), подводится к тяговым двигателям через выпрямитель VD1–VD4 (см. рис. 2.10). Выводы основной части вторичной обмотки имеют обозначения а1 и х1 (см. рис. 2.11,а). Трансформаторы электровозов и электропоездов имеют также обмотку СН для питания вспомогательных машин напряжением 380 или 220 В, а также обмотку OT напряжением 3000 В, которая питает цепи электрического отопления пассажирских вагонов.

Для обеспечения хорошей электрической изоляции обмоток трансформатора, защиты их от загрязнения и увлажнения, а также для улучшения отвода тепла, выделяющегося в обмотках и магнитном сердечнике при работе трансформатора, стальной сердечник вместе с закрепленными на нем обмотками погружен в стальной бак, заполненный трансформаторным маслом, которое обладает хорошими электроизоляционными свойствами и высокой теплопроводностью.

Трансформатор снабжен масляным насосом, который обеспечивает циркуляцию нагретого масла и охлаждение его в специальных трубчатых радиаторах (теплообменниках).

Трансформаторы электровозов (рис. 2.12) имеют мощность 4000– 6000 кВА и их общая масса достигает 8–12 т. Трансформаторы моторных вагонов электропоездов имеют мощность около 1000 кВА и массу 3,5 т. На последних моделях электровозов трансформатор подвешивают снизу на раме кузова (ЭП200), как на моторных вагонах.

Рис. 2.12. Трансформатор в собранном виде (а) и его сердечник с обмотками и выводами (б) Рассмотрим основные соотношения для напряжения на обмотках трансформатора. Напряжение контактной сети меняется по синусоидальному закону с частотой 50 Гц. Величину напряжения для произвольного момента времени называют его мгновенным значением;

выражение для него в идеальном случае имеет вид u = Umax sin t, (2.1) где Umax и – амплитуда и угловая частота синусоидального напряжения.

Как известно из курса физики, синусоидальное напряжение характеризуется его действующим значением, которое определяется по формуле T U = (2.2) u dt, T где T = 2 – период синусоидального напряжения.

Подкоренное выражение представляет собой среднее значение квадрата мгновенного значения напряжения. Подставим выражение (2.1) в формулу (2.2) и вычислим интеграл. Тогда имеем T T 1 1 (1- cos 2t)dt Umax U = =. (2.3) max (U sin t)2dt = Umax = T T 2 0 Для синусоидального напряжения соотношение между действующим и амплитудным значениями равно 2. Отношение действующих значений напряжения на токоприемнике Uэ, приложенного к первичной обмотке трансформатора, и напряжения вторичной обмотки U2 в режиме холостого хода (см. рис. 2.10) равно отношению числа витков этих обмоток 1 2, его называют коэффициентом трансформации, который определяется из выражения Uэ Kт = =.

Pages:     | 1 |   ...   | 9 | 10 || 12 | 13 |   ...   | 41 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.