Рис. 123. Графическое изображение импульсов тока и напряжения:

В зависимости от приложенного напряжения изменяется и ток двигателя. Поскольку при разгоне на якоре двигателя возникает э.д.с. и цепь двигателя имеет индуктивность, ток при прекращении импульсов напряжения не прекращается сразу, а в течение некоторого времени лишь уменьшается. Практически за 1/400—1/200 с ток упадет незначительно, а ширина импульсов подбирается так, чтобы во все время пуска средняя величина тока оставалась неизменной. На рис. 123, б показано, как изменяются импульсы в начале разгона, середине и его окончании.

Для электрического торможения следует переключить реверсор (чтобы оставить прежним направление тока в обмотках возбуждения, поскольку направление тока в обмотках якорей изменяется) и с помощью ключа К подавать импульсы приложенного напряжения. При этом, когда ключ будет в положении, ток двигателя возрастает и увеличивается энергия, запасенная в магнитном поле. Когда ток достигнет требуемой величины, ключ К переводится в положение 7. При этом э.д.с. якоря и э.д.с. самоиндукции в сумме будут больше приложенного напряжения контактной сети. Поэтому произойдет отдача энергии в контактную сеть, т. е. рекуперативное торможение. В зависимости от скорости вагона ширина импульсов напряжения, приложенного к тяговому двигателю, и в этом случае будет различной. Изменение импульсов напряжения и изменение тока двигателя с уменьшением скорости вагона при рекуперативном торможении показаны на рис. 123,е.

Силовая цепь вагона включает в себя токоприемник ТКП, четыре тяговых двигателя М1-М4 последовательного возбуждения ДК-261 А, реверсоры В1-В4 и Н1-Ы4 для переключения с режима тяги на тормозной и для изменения направления движения вагона, контакторы КП, КТ и КБ, тормозные резисторы RT1, ЯТ2 и R6,резисторы ослабления возбуждения Roi и R02, тиристорный регулятор напряжения и возбуждения тяговых двигателей, аппараты защиты АВ1, АВ2, АВЗ.

Для снижения пульсаций тока в контактной сети на-в ходе предусмотрен фильтр Сф, Lp, для ограничения пульсаций в тяговых двигателях — дроссели ДФ1 и ДФ2 и нулевые диоды Д1 и Д2, а также резисторы Rui I и Riu2.

Тиристорный регулятор включает в себя главные тиристоры 77 и 72, гасящие тиристоры Т5, Т9 и 76, Т10, коммутирующий конденсатор Ск, а также индуктивности L1 и L2 и диоды Д1 и Д2, обеспечивающие дополнительный заряд Ск, пропорциональный току в тяговых двигателях. Регулируют возбуждение тиристоры Т13, Т14. Для ограничения скорости нарастания тока в тиристорах установлены дроссели насыщения Дн1, Дн2, Дн5, Днб. Управление тиристорами от электронного блока управления. Силу тока тяговых двигателей и тиристорного регулятора контролируют датчиками тока ДТ1-ДТЗ и ТТ1, ТТ2. В контактную сеть подключаемся реле напряжения РН, а для контроля и регулирования работы аппаратуры датчики напряжения (в схеме не указаны)подключенные параллельно главным тиристорам. Для защиты цепей предусмотрены автоматические выключатели АВ1 (для всей цепи), АВ2 и АВЗ для фаз (групп двигателей).

Рис. 124. Упрощенная схема силовых цепей вагона РВЗ-7

Пуск и разгон вагона. При установке контроллера в ходовое положение, если реверсор находится в положении “Вперед” или “Назад”, включаются контакторы КП и КБ. Импульс напряжения подводится (рассматриваем первую фазу) по цепи: от токоприемника TKI1, через индуктивность Lp, автоматический выключатель АВ1, контактор /С/7, датчик тока ДТ1, шунт амперметра Шн1, автоматический выключатель АВЗ, обмотку Дф1, контакты реверсора и якоря тяговых двигателей Ml и МЗ и их обмотки возбуждения С1 и СЗ, главный тиристор 77, датчик тока ТТ1, обмоткуДн1, датчик ДтЗ, контактор КБ (замыкающий тормозной резистор РБ), шунт амперметра ШнЗ и через раму и колесные пары на рельсы. Через определенный промежуток времени включаются гасящие резисторы первой фазы Т5 и Т9, и с помощью предварительно заряженного коммутирующего конденсатора Ск к главному тиристору Т1 прикладывается обратное напряжение по цепи: “+“С/с, ДнЗ, гасящий тиристор Т9, обмотка Дн1, датчик тока ТТ1 (“1), главный тиристор 77, гасящий тиристор Т5, обмотка ТТ1(2), “-” Ск. В результате главный тиристор выключается, а конденсатор Ск перезаряжается на противоположную полярность по двум цепям: через тяговые двигатели, источник питания и через разрядную цепь Д7, L3.

Одновременно происходит перемагничивание дросселей насыщения Дн1, Дн4. После окончания процесса перезаряда в период паузы ток тяговых двигателей замыкается по контуру: Ml, МЗ, ВЗ, С1, СЗ, ДнЗ, Т5, Д1, L1, КП, ДТ1, Шн1, АВЗ, Дф1, В1, протекая за счет накопленной энергии в индуктивностях нагрузки.

Главный тиристор периодически включают и выключают, поддерживая заданную величину среднего тока тяговых двигателей. По мере разгона вагона растет э.д.с. на якорях двигателей. Пропорционально увеличению этой э.д.с. время включенного состояния главного тиристора увеличивается. Аналогично работают цепи второй фазы, но со сдвигом на 180 к соответствующим цепям первой фазы.

В зависимости от положения рукоятки контроллера водителя изменяется длина импульсов и в обмотке возбуждения. За счет работы тиристоров Т13 (1-я фаза) и Т14 (2-я фаза) изменяется продолжительность импульсов, проходящих по резистору R0i (R02). Чем больше продолжительность этих импульсов, тем больше ослабление возбуждения, а значит, и скорость движения вагона. Уставка тока при разгоне вагона: на позициях XI /я = = 120 А; Х2/я = 180 А; ХЗ/я = 240 А; Х4 7я = 300 А.

Торможение вагона. При установке контроллера водителя на тормозные позиции (при езде вперед) реверсор поворачивается в положение “Назад”, а затем включается контактор КГ. Контакторы КП и КБ при этом выключены. Среднее напряжение на тяговых двигателях при торможении регулируют, как и при пуске, за счет включения и выключения главных тиристоров. При включении главного тиристора, например 2-й фазы, Т2 тормозной ток проходит от якоря М2 на обмотки возбуждения С2, С4, главный тиристор 72, обмотки 772, Дн2, датчик тока ДтЗ, контактор КГ, датчик Дт2, шунт амперметра Шн2, автоматический выключатель АВ2, дроссель Дф2 и через контакторы реверсора Н2 к якорю М4. 190

С включением гасящих тиристоров Т6, ТЮ предварительно заряженный конденсатор Ск прикладывает обратное напряжение к главному тиристору Т2 по цепи: ““Ос, Дн4, ТЮ, ТТ2(1), Т2, Т6, ТТ2(2), ““Ск и по цепи: ““Ск, Дн4, ТЮ, Дн2, L4, Д8,ДнЗ, ““Ск. После перезарядки Ск на противоположную полярность тиристоры Тб, ТЮ закрываются, а ток в этой фазе тяговых двигателей замыкается по цепи: М2, С2, С4,Днб,Д6,Д2, L2, АВ1, Lp, ТКП, “+” сети, “потребитель”,”-“сети, ШнЗ, Рб, КТ,ДТ2(1), АВ2,Дф2, М4. Таким образом, энергия рекуперируется в сеть в период паузы. Ток_ в обмотках возбуждения тяговых двигателей регулируется за счет включения и выключения тиристоров Т14 (вторая фаза) и Т13 (первая фаза).

Аналогично работают и цепи 1-й фазы, но со сдвигом включения элементов цепи на 180° по отношению к соответствующим элементам 2-й фазы. При отсутствии потребителя (или при потребителе недостаточной мощности) напряжение на выходе возрастает и при достижении 750 В логический элемент Э7 (на схеме не показан) подает сигнал на включение тормозных резисторов RT1 и RT2. При этом ток проходит по цепи: М2, Н4, С2, С4, Днб, Д6, RT2, Т16, 0, ШнЗ, Рб, Дт2, Шн2, А В 2, Дф2, Н2, М4. Как только вновь появится потребитель на линии, напряжение на входе снизится и тормозные тиристоры перестают включаться — происходит автоматический переход на рекуперативное торможение.

При снижении скорости электрическое торможение (как реостатное, так и рекуперативное) теряет свою эффективность. При скорости 5—7 км/ч напряжение на RE становится недостаточным для удержания якоря реле замещения РЗ. Якорь РЗ отпадает,и его контакты подают команду на срабатывание механического тормоза, который и дотормаживает вагон.

Получение импульсов в цепи управления. Чтобы получать импульсы с определенной частотой и в нужные моменты времени, на входе электронного блока цепи управления установлен преобразователь постоянного тока, включающий трансформатор, два транзистора и резистор. Преобразователь получает питание от аккумуляторной батареи.

Импульсы в цепи управления получают в формирователях импульсов. Формирователь импульсов состоит из двух транзисторов, тиристора, конденсатора и трансформатора. На вход подается переменная полярность (от преобразователя) и в первый полупериод транзистор ПТ1 открыт, а ПТ2 — закрыт. При изменении полярности (второй полупериод), когда включится тиристор Т, конденсатор быстро разряжается и образует импульс. Снимается импульс со вторичной обмотки трансформатора ИТ. Формирователи импульсов могут формировать импульсы в первый или второй полупериоды в зависимости от подключения обмотки трансформатора ТР1.

Для работы цепи управления необходимо пилообразное напряжение, которое подается от специального генератора. Генератор имеет трансформатор (получающий питание от обмотки трансформатора генератора переменной частоты), резистор и конденсатор.

Графическое изображение импульсов и напряжений дано на рис. 126. Верхняя часть рисунка показывает, как преобразуется постоянное напряжение в преобразователе. Следующие две части — сформированные импульсы: один для первого полупериода, другой – для второго. На следующем пилообразное напряжение. На последнем графике изображено, как регулируется ширина импульсов, где суммируется сигнал тока уставки с сигналом, пропорциональным току якоря. Суммирующий результат действует на реле. Если результат больше, реле включается. Таким образом определяется время подачи импульса на включение главного тиристора и время подачи (точка 2) импульса на выключение главного тиристора.

Силовая схема трамвая производства ЧССР с тиристорно-импульсной системой управления

Последнее время в СССР получены из Чехословакии опытные трамваи с использованием тиристорно-импульсной системы управления. После опытной эксплуатации и внесения изменений в схему и конструкцию вагона предполагается серийный выпуск таких вагонов.

Упрощенная схема силовой цепи содержит четыре тяговых двигателя (ТМ1-ТМ4), соединенных по два последовательно и создающих “две группы. Имеются два линейных контактора, один из которых (LSI) включен на все время работы вагона, а другой (LS2) включается на время пуска и отключается при выбеге и торможении. Главный линейный контактор LSI с помощью реле максимального тока MR отключает силовую цепь от контактной сети при перегрузке или коротком замыкании. Каждая из групп двигателей работает самостоятельно. Элементы на схеме обозначены дополнительно буквой А для первой группы и буквой В – для второй (например, В1А и В1В). Поскольку работа групп идентична, в настоящем описании условно рассмотрена работа одной группы, а обозначения А и В опущены. 192

Рис. 125. Схема получения импульсов для цепи управления

Рис. 126. Графическое изображение импульсов различной формы, используемых в целях управления вагона РВЗ-7

Рис. 127. Упрощенная схема силовых цепей вагона производства ЧССР с тиристорно-импульсной системой управления

Для изменения направления движения вагона служат контакторы Р1-Р4 и Z1 Z4. В схеме также имеются емкости, индуктивности, резисторы и полупроводниковые приборы — тиристоры (Т1, Т2) и диоды (Д1-Д6), а для рбеспечения замещения тормозов — обмотка реле блокировки тормозов LO.

Входной фильтр, содержащий емкость CF и индуктивность LF, служит для сглаживания пульсаций тока, потребляемого от контактной сети. При пуске включены контакторы .// и LS2 и даются импульсы для включения главного тиристора 77. Ток проходит по цепи: токоприемник, главный линейный контактор LSI, реле максимального тока MR, индуктивность LF, вспомогательный линейный контактор LS2, контактор Л , диод Д5, индуктивность, L2, обмотки добавочных полюсов и якоря двигателей ТМ1, ТМ2 (или ТМЗ, ТМ4) , диод Д2, обмотки возбуждения тяговых двигателей ТМ1, ТМ2 (или ТМЗ, ТМ4); при этом ток проходит при езде вперед через контакторы PI, Р2 (РЗ, Р4) и при езде назад через контакторы Zl, Z2, (Z3, Z4), далее через индуктивность L4 и главный тиристор Т1 на минус (рельсы). Импульсы тока (а значит, и сила среднего тока) регулируются запиранием главного тиристора за счет получения импульса от регулятора при достижении требуемой величины тока. При этом предусмотрено семь ступеней силы тока для одной группы от 60, 5 до 275 А.

Выключение достигается плавным отпуском пусковой педали. В этом случае отключаются контакторы J1 и LS2, а включается контактор В1. Во время движения вагона на выбеге в силовой цепи гока нет.