Электровоз ЭП1. Руководство по эксплуатации (Книга 5, электронное оборудование) - часть 1

Книга 5

Техническое описание. Электронное оборудование

ИДМБ.661142.004 РЭ5

1 Преобразователь выпрямительно-инверторный ВИП-5600 УХ Л 2

Выпрямительно-инверторный преобразователь (ВИП) предназначен для выпрямления однофазного переменного тока частотой 50 Гц в постоянный и плавного регулирования напряжения питания тяговых двигателей в режиме тяги и для преобразования постоянного тока в однофазный переменный ток частотой 50 Гц и плавного регулирования величины противо-э. д. с. инвертора в режиме рекуперативного торможения.

На электровозе устанавливается два преобразователя.

Каждый ВИП состоит из блока силового (БС), блока питания (БП) и блока диагностики (БД).

Технические данные
Номинальное входное напряжение, ВС, В..................................................1570

Номинальная входная частота, Гц...................................................................50

Номинальное входное напряжение БП, В.....................................................330

Номинальное входное напряжение БД, В.......................................................50

Номинальное выходное напряжение, В......................................................1400

Номинальный выходной ток, А.....................................................................4000

Номинальная выходная активная мощность, кВт.......................................5600

Номинальное выходное напряжение БП, В....................................................24

Номинальная выходная мощность БП, Вт....................................................600

Параметры импульсов на выходе СФИ:

Амплитуда напряжения основного импульса, В.............................................10

Амплитуда напряжения форсажного импульса, В..........................................20

Длительность импульса на уровне 0, 1 мкс..................................................850

Амплитуда напряжения основного импульса

в цепях управления силовых тиристоров..........................................................7

Коэффициент полезного действия, %.........................................................98, 6

Охлаждение.............................................................воздушное принудительное

Количество охлаждающего воздуха, м3/мин...................................................330

Масса БС, кг...................................................................................................1250

Масса БП, кг.......................................................................................................25

Масса БД, кг.........................................................................................................5
Силовая часть ВИП имеет восемь плеч и выполнена по схеме в соответствии с рисунком 5.1. Каждое плечо ВИП состоит из двух последовательно и пяти параллельно соединенных тиристоров. Плечи укомплектованы тиристорами Т353-800. При этом плечи 1, 2, 7, 8 укомплектованы тиристорами 28 класса с неповторяющимся импульсным напряжением в закрытом состоянии не ниже 3600 В; плечи 3, 4, 5, 6 - тиристорами 32 класса. Конструктивно блоки тиристоров расположены по высоте пять, а по горизонтали - по восемь штук.

Силовая схема ВИП позволяет реализовать четырехзонное регулирование выпрямленного напряжения при трех секциях вторичной обмотки тягового трансформатора.

Рисунок 5.1 - Функциональная схема ВИП

Выравнивание тока по параллельным ветвям плеч обеспечивается подбором тиристоров по суммарному падению напряжения и также диагональным подключением плеч.

Допустимый разброс по суммарному падению напряжения между параллельными ветвями плеч при токе 400 А должен составлять не более 0, 04 В.

Система формирования импульсов служит для включения тиристоров силовой схемы ВИП, которая управляется аппаратурой управления электровоза.

Параметры сигнала, подаваемого на вход СФИ, должны иметь следующие значения:

Амплитуда напряжения, В, не менее...............................................................18

Амплитуда тока, А, не менее...........................................................................0,2

Длительность импульсов тока на уровне 0, 5 амплитуды, мкс, не менее.... 30 Скорость нарастания управляющего тока, А/мкс, не менее.........................0,1

Блок питания обеспечивает напряжением блоки управления СФИ Блок питания запитан от обмотки собственных нужд тягового трансформатора электровоза.

БП представляет собой транзисторный стабилизатор напряжения с параллельным регулирующим элементом. Стабилизатор позволяет с заданной точностью поддерживать постоянное напряжение на выходе при изменении входного напряжения в предела 250-470 В.

Блок диагностики служит для контроля наличия пробитых тиристоров в плечах БС, пробитых транзисторов в БП и СФИ, подачи запускающих импульсов для БУ при диагностировании работы СФИ, а так же позволяет контролировать алгоритм работы плеч ВИП при работе его на холостом ходу или под нагрузкой.

Более подробно устройство и принцип работы ВИП, СФИ, БП и БД изложены в “Руководство по эксплуатации ИЖРФ. 435511. 041 РЭ. Преобразователь выпрямительно-инверторный ВИП-5600 УХЛ2”.

2 Выпрямительная установка возбуждения ВУВ-118

Выпрямительная установка возбуждения ВУВ-118 предназначена для выпрямления однофазного переменного тока частотой 50 Гц в постоянный и плавного регулирования тока в обмотках возбуждения тяговых двигателей при электрическом торможении.

Технические характеристики
Рабочее положение........................................................................вертикальное

Номинальная мощность питания цепей

управления, Вт, не более................................................................................250

Напряжение силовых цепей относительно

“земли" и цепей управления, В.....................................................................1500

Амплитуда напряжения импульсов управления

на входе, В, не менее........................................................................................20

Длительность импульсов управления на входе

на уровне 0, 5 амплитуды, мкс, не менее........................................................20

Напряжение питания постоянного (пульсирующего) тока

цепей управления, В.........................................................................................50

Номинальное напряжение питания переменного тока

(эффективное значение), В........................................................................2x270

Допустимое отклонения питающего напряжения , В.............2х(от 100 до 330)

Допустимые перенапряжения на силовых

выводах, В, не более.....................................................................................1600

Номинальный продолжительный выпрямленный

ток (среднее значение), А...............................................................................850

Ток выпрямленный 20-ти минутного режима

(с холодного состояния), А, не более...........................................................1100

Ток выпрямленный 5-ти минутного режима

(с холодного состояния), А, не более..........................................................1300

Количество охлаждающего воздуха, м/мин, не менее...................................10

Температура охлаждающего воздуха, °С, не более...................................... 45

Верхнее значение температуры окружающего воздуха, °С, не более......... 60

Масса, кг...........................................................................................................147
Выпрямительная установка возбуждения представляет собой двухполу-периодный управляемый тиристорный выпрямитель, собранный по схеме с нулевой точкой. Каждое плечо выпрямителя состоит из трех тиристоров, включенных параллельно.

На лицевой панели блока, в соответствии с рисунком 5.2, размещены съемные блоки тиристоров 2, 4.

В каждом блоке находится силовой тиристор 10 с охладителем 11 и элементы для защиты тиристора от перенапряжений и помех. Блоки тиристоров одного плеча установлены в вертикальный ряд и крепятся к боковым панелям 9, 13, 15 каркаса блока.

Каркас состоит из металлического сварного основания 19, боковых панелей 9, 13, 15, задней стенки 12 и изоляционных планок 7, 8, 14, 16-18, связывающих детали каркаса. Боковые панели с задней стенкой образуют воздуховод.

Охладители расположены в воздуховоде и охлаждаются нагнетаемым воздухом. На боковых панелях 9 и 15 установлены индуктивные делители 6, слева и справа от блоков тиристоров на панелях установлены предохранители 20. Тиристоры, индуктивные делители и предохранители соединены шинным монтажом. Напряжение питания подводится посредством шин 1, 3, 5. Усилители-формирователи импульсов управления силовыми тиристорами обоих плеч размещены на одной панели управления 22. Панель управления съемная, установлена в левой части блока, с силовой частью соединена проводным монтажом через зажимы контактные 23. Напряжение питания цепей управления подается через зажимы контактные 21.

Схема электрическая принципиальная приведена в соответствии с рисунком 5.3. Силовые тиристоры V-блоков Е1-Е6 защищены от перенапряжений R-C-цепочками, состоящими из резистора R2 и конденсатора С2.

Управляющие переходы силовых тиристоров для улучшения помехозащищенности зашунтированы конденсаторами С1 блоков Е1-Е6.

Делители индуктивные L1-L6 предназначены для выравнивания токов между параллельно включенными тиристорами V. Резисторы R1 блоков Е1-Е6 служат для равномерного распределения импульсов тока управления между управляющими переходами силовых тиристоров V.

Цепочка, состоящая из тиристора VI, стабилитрона V2, диода V3 резистора R2, плат Е7 и Е8, предназначена для формирования необходимой крутизны переднего фронта импульсов управления силовыми тиристорами V. Усилители-формирователи импульсов представляют собой два однотипных блокинг-генератора, собранных на импульсных трансформаторах Т1 и Т2. Питание цепей-усилителей-формирователей импульсов осуществляется от цепи управления электровозом с номинальным напряжением 50 В через общий сглаживающий фильтр L7-C1-C40.

Обмотка размагничивания Н4-К4 трансформатора Т1 включена встречно первичной обмотке Н1-К1, что позволяет создать начальное смещение индукции сердечника по петле гистерезиса. Сопротивлениями резисторов R1-R3 платы Е9 в усилителе-формирователе устанавливается продолжительность цикла перемагничивания импульсного трансформатора и, соответственно, длительность выходного импульса.

Транзисторы V5-V7 платы Е9, включенные параллельно, до подачи входного управляющего импульса находятся в закрытом состоянии. После подачи импульса управления на базы транзисторов через разделительный диод V2, стабилитрон V3 и резистор R7 платы Е9, обеспечивающих необходимое входное сопротивление сигналу управления по току, транзисторы открываются и по цепям база-эммиттера потечет ток, который лавинообразно нарастает вследствие трансформации электромагнитной энергии из обмотки обратной связи НЗ-КЗ трансформатора Т1. Резисторы R4-R6 платы Е9 ограничивают ток через обмотку обратной связи. Равномерность распределения коллекторных токов между транзисторами обуславливается выравнивающими резисторами

R10-R15 платы Е9. Резистор R16 и конденсатор С1 платы Е9 являются помехозащитными. Резисторы R8, R9 платы Е9 и диод V4 платы Е9 обеспечивают разряд энергии рассеивания в первичной обмотке Н1-К1 в нерабочую часть периода. Электромагнитная энергия трансформируется во вторичную обмотку Н2-К2 импульсного трансформатора Т1 и происходит накопительный заряд конденсатора С1 платы Е7, который продолжается до тех пор, пока напряжение на нем не превысит напряжения пробоя стабилитрона V2 платы Е7. После этого сигнал управления поступит на тиристор V1 платы Е7 по цепи R2-V3-V2 - управляющий переход V1-R1 платы Е7 - управляющие переходы силовых тиристоров блоков Е1-ЕЗ. Тиристор V1 платы Е7 открывается и через него происходит лавинообразный разряд конденсатора С1 платы Е7 на управляющие переходы силовых тиристоров V блоков Е1-ЕЗ. Тиристоры V одновременно открываются. Необходимая длительность импульса управления определяется параметрами трансформатора Т1.

Аналогично работает формирователь импульсов второго полупериода.

Защита панели управления от коротких замыканий осуществляется вставкой плавкой F7 типа ВПБС-37 на ток 3,15 А.

Рисунок 5.3 - Выпрямительная установка возбуждения ВУВ-118. Схема электрическая принципиальная

3 Преобразователь частоты и числа фаз ПЧФ-136

ПЧФ-136 обеспечивает преобразование однофазного напряжения частотой 50 Гц в трехфазное напряжение частоты 16 з Гц для питания мотор-вентиляторов и маслонасоса в режимах пониженной в три раза производительности.

Технические характеристики

Номинальное входное напряжение однофазного

переменного тока частоты 50 Гц, В...............................................................220

Пределы изменения входного напряжения, В.............................от 165 до 260

Номинальное напряжение изоляции цепи выводов

Х1, Х2, ХЗ, Х4:15 относительно земли, В......................................................400

Неповторяющиеся напряжения (выводы Х1 и Х2, Х2 и ХЗ), В, не более ...700

Напряжение питания цепей управления:

- постоянный ток, В......................................................................от 35 до 62,5

- пульсирующий ток, В..............................................................от 47,5 до 52,5

- пульсация, %, не более............................................................................120

Номинальный входной ток:

вывод Х2, А..................................................................................................260

вывод Х4:15, А.................................................................................................1

Номинальное выходное напряжение выводы Х1, ХЗ, В................................90

Пределы изменения выходного напряжения, В...............................от 85 до 95

Номинальный выходной ток

выводы Х1, ХЗ, А.............................................................................................185

Частота выходного тока, Гц..........................................................................16 з

Масса, кг, не более............................................................................................93
Преобразователь частоты и числа фаз ПЧФ-136 в соответствии с рисунком 5.4, представляет собой металлическую конструкцию, состоящую из двух каркасов и основания, соединенных между собой шпильками.

Силовая часть ПЧФ-136 установлена в верхнем каркасе 1. Верхний каркас представляет собой сварную конструкцию, выполненную из уголков. На лицевой стороне верхнего каркаса размещены съемные блоки тиристоров 4, 5. В каждом блоке находятся два силовых тиристора 21 с охладителями 22 и элементы для защиты тиристоров от помех.

Охладители размещены внутри каркаса. Охлаждение - естественное, воздушное.

Между блоками тиристоров установлен предохранитель 12.

Тиристоры и предохранители соединены шинами 8, 9, 11.

На задней стороне верхнего каркаса крепится панель 6 с трансформаторами 14, 15, 24, дросселем 16 , плавкой вставкой 17, зажимами контактными 19, 20, резисторами 13, 25.

Система управления преобразователя частоты и числа фаз ПЧФ-136 расположена в нижнем каркасе 2 с легкосъемными блоками.

Рисунок 5.4 - Преобразователь частоты и числа фаз ПЧФ-136. Общий вид 1 - верхний каркас; 2 - нижний металлический шкаф; 4, 5 - блоки тиристоров; 7, 8, 9, 10, 11 - шины; 12 - предохранитель; 13, 25 - резисторы; 14, 15, 24 - трансформаторы; 16 - дроссель; 17 - плавкая вставка; 19, 20 - зажимы контактные;
21 - силовые тиристоры; 22 - охладители.

Кассетные блоки представляют собой функционально законченные устройства. На передних панелях блоков размещены выводы контрольных точек, на двух блоках расположены также светодиоды.

Электрическое соединение блоков со шкафом управления осуществляется с помощью соединителей РП14-30Л0. Шкаф управления соединен с силовой частью проводным монтажом через зажимы контактные 19.

Напряжение питания цепей управления и соединение ПЧФ-136 с электровозными цепями осуществляется через зажимы контактные 20.

Напряжение питания силовых цепей подводится посредством шин 7, 10.

Схема электрическая принципиальная выполнена в соотвествии с рисунком 5.5.

Преобразователь частоты и числа фаз ПЧФ-136 представляет собой непосредственный делитель частоты на три, выполненный на двух тиристорных ключах переменного тока V1-V2 блоков А1 и А2.

Защита обмотки собственных нужд электровоза от коротких замыканий в преобразователе и соответствующих цепях нагрузки осуществляется плавким предохранителем F1. Для защиты тиристоров от электромагнитных помех между управляющими электродами и катодами тиристоров включены RC - цепочки R1-C1 и R2-C2.

В состав ПЧФ-136 входят три трансформатора Т1...ТЗ, Т2 и ТЗ предназначены для формирования соответствующих сигналов обратной связи по напряжению с гальванической развязкой цепей; Т1 - для формирования синхроимпульсов и двуполярного питания аналоговых микросхем.

Защита Т1...ТЗ от коротких замыканий осуществляется плавким предохранителем F2.

В случае срабатывания F1, блок ПЧФ-136 теряет питание, схема переключается на питание машин током 50 Гц.

Система управления блока ПЧФ-136 размещена в кассетах:

АЗ - Блок питания БП-791,

А4 - Блок управления преобразователем частоты БУПЧ-795,

А5 - Блок формирования импульсов БФИ-818,

А6 - Блок управления контакторами БУК-792,

А7 - Блок выходных усилителей БВУ-794,

А8 - Блок фильтра БФ-817.

Блок питания БП-791 в соответствии с рисунком 5.6 обеспечивает стабилизированное электропитание функциональных блоков.

БП-791 состоит из трех отдельных стабилизаторов напряжения, двух формирователей синхроимпульсов и стабилизатора тока.

Стабилизатор напряжения 10 В компенсационного типа предназначен для питания цифровых микросхем и транзисторов блока ПЧФ-136. Получает питание от провода с напряжением 50 В (Х1/с5с6).

Он выполнен на транзисторах V9, V10 и стабилитроне V11. Резисторы R7...R10 - балластные; резистор R12 создает положительное смещение рабочей точки транзистора V9; через резистор R13 обеспечивается минимальный ток стабилизации стабилитрона V11. Изменение величины выходного напряжения обеспечивается резистором R11. Конденсаторы СЗ и С4 - фильтровые, предназначены для сглаживания пульсаций выходного напряжения. Выход стабилизатора подключен к Х1/а7в7.

Рисунок 5.6 Блок питания БП-791. Схема электрическая принципаальная

Стабилизатор двуполярного напряжения ±10 В служит для питания операционных усилителей, входящих в состав блока. Получает питание от обмотки НЗК4 трансформатора Т1 блока ПЧФ-136 (Х2/а0а9, Х2/с9с0). Переменное напряжение 160 В через балластные резисторы R5, R6, R25, R26 поступает на диодный мост V3...V6, стабилизируется стабилитронами V1, V2 и сглаживается конденсаторами С1 и С2. Выходы стабилизатора подключены к Х1/а5в5 и Х1/а6в6).

Параметрический стабилизатор напряжения 20 В получает питание от провода с напряжением 50 В (Х1/с5с6). Служит для питания усилителя мощности импульсов управления тиристорами блоков А1, А2.

Стабилизатор состоит из балластных резисторов R14...R17, стабилитрона V12 и сглаживающего конденсатора С5. Выход стабилизатора подключен к Х1/сЗс4.

Датчик полярности сетевого напряжения выполнен на резисторах R1... R4 и стабилитронах V7, V8. Входное напряжение поступает с трансформатора синхронизации Т1 (Х2/а1в1 Х2/аЗвЗ). На выходах Х1/а1В1 и Х1/а2в2 формируются синхроимпульсы, соответствующие положительной и отрицательной полуволнам питающего напряжения.

Следующий формирователь синхроимпульсов служит для формирования импульсов частотой 100 Гц, управляющих работой генератора пилообразного напряжения БУПЧ-795 и формирователей временных интервалов блока БУК-792. Переменное напряжение синхронизации с сетью (Х2/а1 В1, Х2/азвЗ) через резисторы R19, R24 подается на выпрямительный мост V13...V16, выходные напряжения которого ограничиваются по амплитуде стабилитронами V15, V16. Выход формирователя подключен к Х1/аЗвЗ.

Стабилизатор тока выполнен на транзисторе V17. Резистор R22 обеспечивает положительное смещение на транзистор, R21 - ограничивает мощность рассеиваемую транзистором, стабилитрон V18 фиксирует напряжение на резисторе R23. Стабилизатор тока имеет выходной параметр 10 мА, он служит для электропитания терморезистора (катушка реле К5), он выполнен из меди. При изменении температуры окружающего воздуха пропорционально меняется падение напряжения на ней. Это напряжение подается в МСУД, который в зависимости от этого напряжения и величины тока тяговых двигателей выдает обратно на ПЧФ-136 сигнал об изменении частоты вращения вентиляторов.

Блок управления преобразователем частоты - БУПЧ-795 представлен в соответствии с рисунком 5.7 и предназначен для:

- управления силовой частью преобразователя по алгоритму делителя частоты на 3;

- стабилизации двух выходных линейных напряжений при установившихся режимах;

- повышения выходного напряжения при переходных (пусковых) процессах;

- отключений силового преобразователя в режимах выбега роторов вентиляторов (снижение частоты вращения с 1500 до 500 об/мин).

Рисунок 5.7 - Блок управления преобразователем частоты БУПЧ-795. Схема электрическая принципиальная

Напряжение синхронизации “синхр1+", “синхр1-” трапецеидальной формы, частотой 50 Гц, синхронизированное с питающей сетью поступает в блок через разъемы Х2/а5в5 и Х2/а6в6. Один из этих импульсов (провод 6) поступает на синхронизирующий вход счетчика импульсов D2.1 в сочетании с логическими элементами (ЛЭ) D4.1 и D4.2 этот счетчик работает в режиме делителя частоты на 3. Первый импульс - провод 2, второй - провод 3, третий - провод 4, который дает сброс счетчика в нуль.

Сигналы с выходов счетчика D2.1 и сигнал “синхр1+”, выполняющих функции датчика полярности напряжения, поступают на установочные входы переключателя D3, обеспечивающего подключение входов Х1...Х8 к выходу X согласно цифровому коду на входах АО, А1, А2. При отсутствии сигналов на этих входах выход X подключен к Х1, если на АО - “единица", то X подключен к Х2, если на А1 “единица”, то X подключен к ХЗ, при наличии сигналов на АО и А1, выход X подключен к Х4 и т. д.

В соответствии с кодом на установочных входах переключатель D3 осуществляет поочередное подключение сигналов обратной связи к компаратору D5.

Сигналы обратной связи по напряжениям U23 и U21 после выпрямления

- выпрямители V1...V4 и V5...V8, соответственно, делителей напряжения на резисторах R1, R2, R3 и R4, R5, R6 и сглаживания пульсаций - конденсаторы С8 и С9 - поступают на входы переключателя D3.

На инвертирующий вход (2) компаратора D5 поступают сигналы обратной связи, на прямой вход (3) - два сигнала: опорный с делителя напряжения R20... R23, причем, R23 - терморезистор, предназначен для увеличения выходного напряжения при снижении температуры окружающего воздуха и, соответственно, увеличении плотности воздуха, а соответственно, мощности на валах вентиляторов, и от генератора пилообразного напряжения (ГПН), формируемого на транзисторе V15. ГПН работает следующим образом. Постоянное напряжение подается на цепочку R14-C11 на базу транзистора V15 подаются синхроимпульсы в моменты прохождения переменного напряжения сети через ноль. В эти моменты транзистор открывается и разряжает конденсатор С11, далее в течение полупериода идет заряд конденсатора С11.

В течение полупериода напряжение на нем успевает достичь не более 2 В при входном значении 10 В. Синхроимпульсы формируются на элементах “исключающее ИЛИ” D1.1 и D1.2. Длительность синхроимпульсов устанавливается резистором R10.

В связи с индуктивным характером нагрузки на преобразователь (заход тока нагрузки в отрицательный полупериод напряжения) и ограниченной мощностью выходных импульсных трансформаторов в БФИ, управляющие сигналы идут в виде пачек импульсов повышенной частоты. Роль смесителя выполняет логический элемент “2 И-НЕ” D4.4, на первый вход которого подаются регулируемые по фазе и частоте импульсы с выхода компаратора D5, а на второй вход непрерывно подаются импульсы повышенной частоты от мультивибратора, собранного на элементах D1.3 и D1.4.

Счетчик D2.2 выполняет роль, с одной стороны, ограничителя числа импульсов, - при появлении на выходе 14 логической единицы счетчик останавливается - с другой стороны он выполняет функции делителя частоты на 2.

Исходное состояние: счетчик D2.2 остановлен - на выходе 14 логическая единица. Соответственно, на входе (8, 9) инвертора D4.3 - “ноль”, а на выходе 10 - "единица". В этом случае на используемых выходах дешифратора D6 будут “нули". При наличии счета D2.2 на выходе инвертора импульсно появляются сигналы “единица”, а дешифратор принимает сигналы по входам 10,12 и 13 (1, 2, 4) - провода 1, 2, и 3, т.е. тот же код, что и на вводах D3. Таким образом, при отсутствии сигналов на проводах 1, 2 и 3, управление подается на V1/V2, при сигнале “единица" на проводе 1 - и на V2/A1, при сигналах на проводах 1 и

2 - на V2/A2 и если сигнал на проводе 3, то на V1/A2.

Входы ключей D7.1...D7.4 используются для исключения подачи управляющих импульсов и запирания тиристоров в периоды выбега роторов вентиляторов после их отключения от сети 50 Гц. Это необходимо для исключения динамического торможения машин.

Транзистор V18 выполняет роль эмиттерного повторителя.

При установившихся режимах транзистор V17 открыт и шунтирует цепь резистора R24 на общий минус. Однако при процессе выбега машин, т.е. при переключении их питания с частоты 50 Гц на 16 2/3 Гц, этот транзистор запирается и через резистор R24 дается подзаряд конденсаторов цепей обратной связи С8 и С9. Напряжение подзаряда выбрано таким, чтобы при открытии тиристоров не было сложного токового переходного процесса, связанного с отсутствием начальных сигналов обратной связи.

Схема электрическая принципиальная блока формирования импульсов БФИ-818 приведена в соотствии с рисунком 5.8.

БФИ-818 состоит из четырех однотипных усилителей-формирователей импульсов, каждый из которых работает следующим образом:

- входные импульсы, поступающие в X1 /а 1 в 1, подаются на эмиттерный повторитель на V1 с его выхода через токоограничивающий резистор R7 подается на базу транзистора V9. Транзистор V9 открывается и через его переход коллектор-эмиттер, а также обмотку 1-2 трансформатора Т1 разряжается конденсатор С1, предварительно заряженный от источника постоянного тока через диод V5 электрической развязки от Х1/с5с6. В результате изменения магнитного потока в сердечнике трансформатора, в обмотках 3-4 и 5-6 наводится Э.Д.С., пропорциональная скорости и времени изменения потока. В результате на выводах 3-4 трансформаторов Т1...Т4 формируются импульсы управления, которые подаются на управляющие переходы соответствующих тиристоров блоков А1, А2. Визуально наличие импульсов управления определяется по свечению светодиодов V1...V4 платы Е2, подключенных к вводам 5-6 трансформаторов.

Резисторы R1, R2 служат для ограничения тока через транзисторы V9... V12 в открытом состоянии.

Блок управления контакторами БУК-792 приведен в соответствии с рисунком 5.9, предназначен для формирования:

- сигналов управления режимами автоматического включения и отключения контакторов КМ7...КМ9 и КМ11...КМ13;

- сигнала выбора частоты вращения мотор-вентиляторов М11...М13 и мотор-насоса М17;

- сигнала разрешения на включение преобразователя частоты;

- сигнала электрической блокировки системы защиты на момент переключения контакторов.

Рисунок 5.8 Блок формирования импульсов БФИ-818. Схема электрическая принципиальная

Рисунок 5.7 - Блок управления преобразователем частоты БУПЧ-795. Схема электрическая принципиальная

Выбор частоты вращения мотор-вентиляторов и мотор-насоса осуществляет МСУД в зависимости от токов якоря и возбуждения тяговых двигателей, а также температуры окружающего воздуха. Сигнал от МСУД поступает через А9/Х4:4 и разъем Х1/с1с2 БУК на делитель напряжения R2 (второй вход-Х1/ с9с0 на ЭП1 не используется). Далее, через диод электрической развязки V2 и входной резистор R9 на инвертирующий вход операционного усилителя D3, выполняющего функцию элемента кратковременной задержки. На неинвертирующий вход D3 через входной резистор R8 подается постоянное напряжение (10 В). Резистор R2 предназначен для согласования уровней сигналов от МСУД и требуемого для срабатывания D3. С выхода D3 сигнал через резистор R12 поступает на инвертирующий вход операционного усилителя D4, выполняющего функцию компаратора. На другой вход D4 подается постоянное напряжение с подвижного контакта резистора R1, определяющее порог срабатывания компаратора. Таким образом, положительное напряжение на выходе D4 соответствует превышению током тяговых двигателей величины тока уставки. При токах тяговых двигателей менее тока уставки (500А при +20 °С) на выходе D4 имеет место отрицательное напряжение.

С выхода D4 сигнал через диод V7, препятствующий прохождению отрицательного напряжения на входы логических микросхем, подается на установочный вход триггера D5.1 и формирователь короткого единичного импульса, который собран на элементах D6.1, D6.2, резисторе R19 и конденсаторе С8. Параметры RC-цепочки R19-C8 выбраны такими, что при смене уровня напряжения на входе “1” D6/1, на выходе “4” D6.2 появляется импульс длительностью около 20 мс.

Разрешение на работу БУПЧ дает микросхема D2.2.

При отсутствии напряжения в сети, а, соответственно, синхроимпульсов "синхр.2", на выходе D2.2 формируется сигнал логической “единицы”, который через разделительный диод V8 поступает на вход D1.5, который, в свою очередь, не дает разрешение на выходные сигналы БУПЧ.

После двойного инвертирования сигналов “синхр.2" на D1.1 и D1.2 эти синхроимпульсы поступают на вход счетного каскада D12.1-D12.2-D24.1-D14.2.

При отсутствии сигналов, или хотя бы одного из них, о включении мотор-вентиляторов (провода электровоза Н251, Н255, Н260) на выходе ИМСД8 (выходб) формируется сигнал “лог.1”, который обеспечивает сброс в нулевое состояние счетчики D12.1, D12.2, D14.1, D14.2, регистра D11 и триггера D5.1, при этом триггер D5.2 этим же сигналом устанавливается по выходу “13” в положение “лог.1”. После двойного инвертирования этого сигнала на D1.4-D1.5

- он подается в БУПЧ на включение преобразователя частоты.

На входы последовательной записи J и К регистра D11 (4 и 3) и вход T/S (2) для прямой записи и считывания подан постоянный сигнал “лог.1”.

На входы начальной записи D1...D4 (9...12) подан постоянный сигнал “лог.О". Таким образом, в исходном состоянии регистр D11 подготовлен для параллельной прямой записи сигналов “лог.О”, исходное состояние по выходам (1, 14, 15) также "лог.О”. После двойного инвертирования этих сигналов посредством D13.1...D13.6 в БВУ выдаются сигналы, разрешающие включение мотор-вентиляторов на пониженную частоту.

При включении питания блока триггер D10, благодаря конденсатору С12, устанавливается в начальное состояние с выходом “лог.1”(1). При включении кнопок управления вентиляторами на пульте машиниста появляются соответствующие сигналы “лог.1” на входах элементов D7.1, D7.3, D2.3, включенных на режим работы инвертора. В сочетании с RC-цепочками R20-C9, R21-C10 и R22-C11 и логическими элементами “2 И-НЕ” D7.2, D7.4 и D2.4 эти цепочки работают в режиме одновибратора, т.е. после включения кнопки “МВ1” на выходе D7.2 формируется импульс "лог.О”, длительность которого определяется параметрами R20-C9 и равен около 3 с, необходимых на пуск мотор-вентиля-тора. Этот сигнал, соответственно, на это время “опрокидывает" триггер D10, а на выходе инвертора D1.6 формируется сигнал “лог.1”, который передается в БУПЧ на увеличение напряжения питания машин.

Выходы всех трех одновибраторов объединены по схеме “ИЛИ” - диоды V15, V16, V17. Резистор R23 - обеспечивает постоянное электрическое смещение.

При появлении сигнала “лог.1” (50 В) на входе блока Х1/с1.с2 на выходе компаратора D4(6) появляется сигнал “лог.1", который поступает на установочный вход (Ц) триггера D5.1 (3). Этот же сигнал поступает на входы D6.1 и D6.2, на выходе этого каскада (4) формируется импульс “лог.1" длительность которого определяется параметрами R19-C8. При наличии на входах АО, А1 переключателя D9 (9, 10) сигнала “лог. 1" с выхода Y (3) D9 подается импульс “лог. 1”, обеспечивающий сброс в нулевое состояние счетчика D14. 1 и D14, 2. Одновременно, поступающие с выхода D1.2 (4) импульсы поступают на вход счетчика D12.1 (1). Заполнение счетного каскада D12.1-D12.2-D14.1-D14.2 происходит в течение 80 с. Заполнение D12.2 (выхода 14) - 2,5с, D14.1 - с выхода 4 (вывод 5) - 10 с, с выхода 2 (вывод 12) D 14.2-80 с. После заполнения счетного каскада, т.е. через 80 с после срабатывания компаратора D4, со счетчика D14.2 подается сигнал на счетный вход триггера D5.1 (3), на инверсном его выходе (2) меняется сигнал с “лог.1” на “лог.О”. Соответственно, на входе 8 D6.3 меняется сигнал, а на его выходе 10 становится “лог.О”. При этом на выходе инвертора D1.3 (6) сигнал становится “лог.Г, который обеспечивает включение реле KV 46 в схеме электровоза (блокировка). Меняются сигналы на “лог.О” на входах D(9) триггера D5.2 и АО (10) переключателя D9. Регистр D11 переключается на режим последовательной записи - на входе P/S (7) сигнал становится “лог.О”, а на вход ХЗ (15) подаются импульсы с интервалом 2,5 с. В режиме последовательной записи нулевых сигналов с D1...D4 с интервалом 2,5 с происходит переключение входов D13.1, D13.3 и D13.5 (1, 5, 11). Соответственно, на выходах D13.2, D13.4 и D13.6 появляются сигналы “лог.О”, т.е. МВ1, МВ2 и МВЗ переключается на сеть 50 Гц.

При снижении тока тяговых двигателей ниже тока уставки на выходе компаратора D4 появляется сигнал “лог.О”, при этом вновь срабатывает формирователь одиночного импульса D6.1-D6.2, через переключатель D9 и диод V19 этот импульс сбрасывает счетчики D14.1, D14.2 в нулевое состояние, а с D1.2 на вход синхронизации D12.1 (1) поступают импульсы частотой 100 Гц (синхр.2). Если в течение времени счета вновь произойдет смена выходного сигнала компаратора D4, то счетчик вновь будет сброшен в нулевое состояние. Если в течение 80 с сигнал компаратора оставался неизменным и равным “лог.О”, то с выхода счетчика D14.2 (12) поступит сигнал на вход с триггера D5.1 (3) и на инвертирующем выходе 2 вновь появится сигнал “лог.1", который поступит на установочные входы триггера D5.2 (9) и переключателя D9 (10 - вход АО). Триггер D5.2, переключившись с выхода 13 выдает сигнал “лог.1” на второй установочный вход - А1 (9) переключателя D9. Как следствие, регистр D11 в результате смены сигнала на входе P/S (7) перейдет с последовательной записи на параллельную. При синхронизирующем сигнале на входе С(6) на всех выходах регистра D11 (1, 14, 15) появится сигнал “лог.Г, эти же сигналы будут и на выходах D13.2 (4), D13.4 (8) и D13.6 (12). Произойдет одновременное отключение всех машин от сети 50 Гц и их подключение к сети 16 2/ЗГц.

Наличие сигнала “лог.О” на прямом выходе триггера D5.2 (13) через инверторы D1.4 и D1.5 снимает сигнал включения преобразователя. В тоже время после сброса начнет счет счетчик D12.1 -D12.2 -D14.1 и после его заполнения, через 10 с с выхода 5 D14.1 на триггер D5.2 вновь поступит синхроимпульс, который вызовет “опрокидывание” триггера. Вновь включится преобразователь частоты. Машины снова будут работать на частоте тока 16 2/ЗГц.

Блок выходных усилителей БВУ-794 состоит из 4-х однотипных транзисторных усилителей, работающих в ключевом режиме, управляемых нулевым напряжением. Электрическая схема БВУ-794 приведена в соответствии срисунком 5.10.

Конденсаторы С1, С2 и СЗ - фильтрующие по входам напряжений питания 50, 20 и 10 В.

Сигналы управления подаются от БУК-792 на оптотранзисторы V5...V8. Появление уровня “земли”, например, на выводе 2 оптотранзистора V5 открывает V9, в коллекторной цепи которого включено реле К1. Резисторы R5 и R9 обеспечивают отрицательное смещение на базах транзисторов. Стабилитрон V13 обеспечивает защиту транзистора V9. Диод V1 также защищает транзистор, обеспечивая разряд энергии, накопленной в катушке реле К1.

Диоды V 17...V23 также защищают цепи обеспечивая разряд энергии накапливаемой в катушках соответствующих контакторов КМ11...КМ13, КМ7... КМ9 и реле KV46.

Светодиоды панели Е2, с соответствующими балластными резисторами, сигнализируют о включенном состоянии соответствующего контактора или реле KV46.

Блок фильтра БФ-817 предназначен для сглаживания пульсаций напряжения питания 50В.

4 Локомотивная аппаратура системы автоматического управления торможением поездов САУТ-ЦМ/485

Аппаратура САУТ-ЦМ/485 предназначена для повышения безопасности движения поездов путем автоматического управления торможением в соответствии с сигналами путевых устройств.

Функции, комплектность, правила применения и эксплуатации описаны в комплекте эксплуатационной документации, согласно ведомости эксплуатационных документов САУТ-ЦМ/485 97Ц.06.00.00 ВЭ, который входит в состав эксплуатационных документов электровоза.

5 Устройство безопасности комплексное локомотивное универсальное КЛУБ-У

КЛУБ-У предназначен для регулирования и обеспечения безопасности движения поездов в поездной и маневровой работе.

Функции, комплектность, правила применения и эксплуатации описаны в комплекте эксплуатационной документации, согласно ведомости эксплуатационных документов КЛУБ-У 36991-00-00 ВЭ, который входит в состав эксплуатационных документов электровоза.

6 Блок ПКБ

Блок ПКБ предназначен для установки в него съемного устройства регистрации (кассеты ЭН). На широкой стороне блока находятся направляющие для установки кассеты и оптический узел. На задней стенке устройства закреплен разъем для подключения электрической линии связи с аппаратурой МСУД.

Габаритные размеры блока 136x130x35 мм.

Описание блока ПКБ, кассеты ЭН и устройства обработки информации регистраторов ПКС изложены в руководстве по эксплуатации аппаратуры ЭР ТЯБК.468353.000 РЭ, прилагаемом к изделию.

Инструкция для ввода данных о временных ограничениях скорости, регистрации диагностической информации и обработки зарегисирированной информации изложена в приложении А.

7 Шунтирующие устройства ШУ-001, ШУ-003

Шунтирующие устройства ШУ-001, ШУ-003 предназначены для гашения энергии, запасенной в катушках аппаратов, при отключении катушек от источников питания.

Технические характеристики

Максимальное импульсное напряжение между

выводами в прямом направлении, В.............................................................800

Номинальное напряжение постоянного (пульсирующего)

тока между выводами и в обратном направлении, В.....................................50

Масса ШУ-001, кг.....0,006

Масса ШУ-003, кг.......0,0091

Шунтирующее устройство представляет собой цепь, состоящую из последовательно соединенных диода-1 типа КД 257Г и резистора-3 типа С2-ЗЗН, соединительной трубки- 2 и наконечников- 4 для подключения к выводам катушек. В шунтирующем устройстве ШУ-003 для увеличения длины цепочки элементы соединены с помощью проволоки типа ММ. Вывод с маркировкой “Ж” подключается к выводу катушки, связанному с минусовым проводом.

Шунтирующее устройство ШУ-001 представлено в соответствии с рисунком 5.11, шунтирующее устройство ШУ-003 - с рисунком 5.12.

Рисунок 5.11 - Шунтирующее устройство ШУ-001. Схема электрическая и габаритный чертеж

Рисунок 5.12 - Шунтирующее устройство ШУ-003. Схема электрическая и габаритный чертеж

8 Шкаф МСУД

Шкаф микропроцессорный системы управления и диагностики (в дальнейшем шкаф МСУД) предназначен для управления электроприводом и электрическими аппаратами электровоза.

Шкаф обеспечивает автоматическое управление электроприводом и электрическими аппаратами электровоза в режимах тяги и торможения:

- разгон электровоза до заданной скорости с заданной и автоматически поддерживаемой величиной тока якоря тяговых электродвигателей и последующее автоматическое поддержание заданной скорости;

- рекуперативное торможение до заданной скорости с последующим автоматическим поддержанием заданной скорости на спусках;

- автоматическое плавное торможение с учетом тормозных характеристик до полной остановки электровоза;

- защиту от боксования и юза колесных пар;

- автоматическую непрерывную диагностику состояния электрооборудования электровоза;

- стыковку микропроцессорных контроллеров с персональными IBM - совместными машинами для отладки рабочих программ и моделирования процесса управления;

- стыковку микропроцессорных контроллеров с блоками системы АСУБ.

Технические данные
Скорость передачи информации, Мб/с..............................................................1

Емкость ПЗУ, кб...............................................................................................512

Разрядность интегрирующего аналого-цифрового

преобразователя (АЦП).................................................................................8,10

Уровень входных сигналов АЦП, В.....................................................от 0 до 10

Количество каналов АЦП..................................................................................16

Количество каналов ввода - дискретных сигналов

в контроллере МПК1(МПК2).............................................................................24

В контроллере ЦМК...........................................................................................48

В том числе с гальванической развязкой от корпуса.....................................16

Уровень дискретных сигналов:

от нуля до 1,0 В - логический 0............................................................“лог. О”

50±15 В - логическая 1..........................................................................“лог. 1”

Количество каналов программируемых таймеров.........................................32

Выходной сигнал - импульс длительностью, мкс...........................от 40 до 100

Последовательный интерфейс по стыку С2 (Р-232)

в контроллере ЦМК..............................................................................5 каналов

В контроллерах МПК1, МПК2.................................................по одному каналу

Напряжение коммутации вывода релейных сигналов, В..........................50±15

Ток активной и индуктивной нагрузки, А............................................................1

Количество каналов в каждом контроллере...................................................24

Ток нагрузки в импульсе выходных усилителей, А........................................2,5

Количество каналов..........................................................................................24

Амплитуда выходных импульсов, В.................................................................50

Длительность выходных импульсов, мкс.......................................от 40 до 100

Нагрузка активная или импульсный трансформатор.........................................

Входное напряжение питания - 50 В постоянного тока с

пределами изменения, В...................................................................от 30 до 80

Температура окружающей среды, °С............................от минус 60 до плюс 60

Упрощенная функциональная схема шкафа МСУД приведена в соответствии с рисунком 5.13.

Шкаф МСУД состоит из трех микропроцессорных контроллеров (центрального ЦМК и двух местных МПК1 и МПК2) с разделенными функциями управления электрооборудованием и диагностики и возможностью передачи управления друг другу при реконфигурации в случае повреждения одного из контроллеров.

ЦМК обеспечивает обмен информацией между контроллерами управления, диагностику состояния электрооборудования и связь с приборами АСУБ по интерфейсу PS-232, мкс.

МПК1 и МПК2 обеспечивают управление электроприводом. Оба комплекта (МПК1 и МПК2) могут обрабатывать всю информацию одновременно. При возникновении неисправности в рабочем комплекте, он отключается от объекта управления и в работу включается другой комплект.

МПК управления последовательно опрашивает состояние входных сигналов от объекта управления, вычисляет значения выходных управляющих воздействий по программе, соответствующей алгоритму управления.

В состав ЦМК входят следующие основные функциональные узлы:

- ячейка микропроцессорного контроллера МК, предназначенная для программной обработки информации, управления приемом-выдачей сигналов обмена с элементами ввода-вывода, сопряжения с внешними устройствами по интерфейсу PS-232, мкс;

- ячейки ввода дискретных сигналов ДИ1, предназначенные для ввода в контроллер сигналов с тумблеров, реле, а также с других датчиков дискретных сигналов;

- ячейки вывода релейных сигналов УД1, предназначенные для выдачи управляющих воздействий на дискретные исполнительные механизмы.

В состав МПК1 (МПК2) входят следующие основные функциональные

узлы:

- ячейка микропроцессорного контроллера МК;

- ячейки АЦП, каждая из которых содержит восемь интегрирующих преобразователей аналогового сигнала в параллельный 8 (10) разрядный код и буферные регистры;

- ячейки ввода дискретных сигналов ДИ1;

- ячейки программируемых таймеров и распределения управляющих импульсов по плечам преобразователей ПТ;

- ячейки вывода релейных сигналов УД1;

- ячейки измерителя скорости ИС.

Рисунок 5.13 - Функциональная схема шкафа МСУД

Более подробно описание шкафа МСУД изложено в техническом описании аппаратуры микропроцессорной системы управления и диагностики ТЯБК.421445.001 ТО, прилагаемом к изделию.

Примечание-Описание аппаратуры микропроцессорной системы управления и диагностики оборудования электровозов МСУД-Н ИДМБ.421455.001 (ЗТС.676.004) изложено в руководстве по эксплуатации ИДМБ.421455.001 РЭ (ЗТС.676.004 РЭ).

содержание .. 1 2 ..

///////////////////////////////////////