Перед построением силовой цепи на Ход-1 сначала необходимо назвать предварительные условия:

• наличие установленного давления в НМ, ТМ и отсутствие давления в ТЦ
• наличие высокого и низкого напряжения
• главный разъединитель включён
• включены все ЛК и КШ (ЛК-5 включается вхолостую)
• реверсор головного вагона - в положении Вперёд, остальные реверсора - по направлению движения
• ПСП - в положении ПС, а ПМТ - в положении ПМ
• РК остаётся на 1й позиции.

Токопрохождение:

Токоприёмники--Силовая коробка--Главный предохранитель--Главный разъединитель--Быстродействующий выключатель--контакты ЛК1--Катушка реле перегрузки 1 группы двигателей--Дифференциальное реле--ЛК3--Якоря 1 группы двигателей--Общая точка Я3, далее две параллельные цепи:

1. Кулачок реверсора Вперёд--Обмотки возбуждения 1 группы двигателей-- Кулачок реверсора Вперёд--Л6
2. Контакты КШ1--Индуктивный шунт 1 группы двигателей--Резистор--Кулачок РК25--Общая точка

далее: Силовая катушка РУТ 1 группы двигателей--Диод--Кулачок ПМ3--Кулачок РК3--Полностью введённые пуско-тормозные резисторы 1 группы двигателей--Контакты ЛК2-- Полностью введённые пуско-тормозные резисторы 2 группы двигателей--Кулачок РК4--Датчик тока тормозного режима--Катушка реле перегрузки 2 группы двигателей-- Якорь 2 двигателя--Шунт амперметра с амперметром--Якорь 4 двигателя--Дифференциальное реле-Контакты ЛК4--Кулачок ПМ1--Силовая катушка РУТ 2 группы двигателей-- Общая точка Л16, далее две параллельные цепи:

1. Кулачок реверсора Вперёд--Обмотки возбуждения 2 группы двигателей-- Кулачок реверсора Вперёд--Л18
2. Контакты КШ2--Индуктивный шунт 2 группы двигателей--Резистор--Кулачок РК26--Общая точка Л18

далее: Диод--Кулачок ПМ2--Земляные коробки--ЗУМ--Земля.                                                                                                       

• Группы двигателей соединены последовательно.
• Магнитное поле обмоток возбуждения ТЭД составляет 28% от магнитного поля якоря .
• Сила тяги - 440 кгс (килограмм-сила) на вагон.
• Общее сопротивление пуско-тормозных резисторов в силовой цепи - 4,176 Ом (вагоны 81-717.5м).

ü Направление тока в обмотках возбуждения 2 и 4 двигателей изменено на противоположное (4 – 2), чтобы обеспечить вращение всех колёсных пар вагона в одном направлении !

35

Построение силовой схемы на Тормоз-1 (дополнительный материал).

Перед построением силовой цепи на Тормоз-1 сначала необходимо назвать предварительные условия:

• Наличие низкого напряжения, установленного давления в НМ, ТМ и отсутствие давления в ТЦ.

• Реверсор головного вагона строго в положении ВП, остальные реверсора - по направлению движения
• Включены КСБ1 и КСБ2, а также ЛК2, ЛК3, ЛК4 (ЛК1 и ЛК5 не включаются из-за блокировки ПМУ2)
• ПМТ в положении ПТ, а ПСП - в положении ПС (тем не менее, группы генераторов соединены параллельно!), РК остаётся на 1й позиции.
• При скорости более 64 км/ч работают тиристорные регуляторы поля - ТРП (тиристорные ключи).

Цепь состоит из двух контуров- генераторного и тормозного, имеющих между собой две общие точки - Я3 и Л12. В генераторный контур входят 4 генератора, а в тормозной контур включены две параллельные цепи: пуско-тормозные и невыводимые сопротивления (выделены зелёным цветом). Схема построена перекрёстно-мостовым методом, это значит, что ток от якорей 1 группы проходит по обмоткам возбуждения 2 группы и наоборот. Таким образом, если по какой-то причине повысится ток в якорях 1 группы, то это вызовет увеличение возбуждения генераторов 2 группы и, как следствие, увеличение тока в якорях 2 группы до той же величины. При такой схеме достигается хорошая устойчивость работы всех четырёх генераторов и исключает вероятность «опрокидывания», при котором в случае юза генераторы одной группы переходят в моторный режим с изменением направления вращения якорей, а значит, и колёсных пар.

Генераторный контур:

1. Точка Я3—якоря 3 и 1 генераторов—ЛК3—ДР—РП1-3—ПТ1—РУТ—Общая точка, далее 2 цепи:

• Кулачок реверсора Вперёд—Обмотки возбуждения 2 гр. генераторов—Кулачок реверсора Вперёд—Л18
• Контакты КСБ2—ДРП—Общая точка Л18, далее: Диод—ПТ2—ПТ4—Общая точка Л12.

2. Точка Я3 далее 2 параллельные цепи:

• Кулачок реверсора Вперёд—Обмотки возбуждения 1 гр. генераторов—Кулачок реверсора Вперёд—Л6
• Контакты КСБ1—ДРП—Общая точка Л6, далее: Силовая катушка РУТ—Диод—Л9—ПТ3—ЛК4—ДР—якорь 4 генератора—Шунт амперметра с амперметром—Якорь 2 генератора—РП2-4—ДТ—Л12.

Тормозной контур состоит из двух параллельных цепей:

1. Точка Л12—РК4—Все пуско-тормозные резисторы 2 группы—ЛК2— Все пуско-тормозные резисторы 1 группы—РК3—Невыводимое сопротивление Л8-Л13—ПТ5—Общая точка Р42.

2. Точка Л12—ПТ4—Точка Р10—Невыводимые сопротивления с датчиком напряжения—Точка Р42, далее: РТ2—РКТТ—Общая точка Я3.   Затем ток распределяется на обе части генераторного контура.

36

Способы изменения скорости вращения якорей ТЭД (расчёты даны для 81-717.5м).

ХОД - 1.

Если подключить 4 последовательно соединённых двигателя непосредственно к контактному рельсу, то,

учитывая суммарное сопротивление всех обмоток двигателей, в момент их пуска по СЦ прошёл бы ток :

I = 825 В : 0,28 Ом 2950 А

Это привело бы к выходу из строя электрического и механического оборудования (редуктор, карданная муфта). Чтобы избежать аварийного режима при пуске, в СЦ дополнительно вводят ПТР (пуско-тормозные резисторы) 4,176 Ом, поэтому сила тока в СЦ при полностью введённых сопротивлениях будет равна :

I = 825 В : (0,28 Ом + 4,176 Ом) 190 А

Итак, все 4 двигателя соединены последовательно, РК находится на 1 позиции, замкнуты его кулачки РК3 и РК4. Это означает, что в СЦ введены все пуско-тормозные сопротивления. Включены КШ1 и КШ2 (замкнуты РК25 и РК26), поле тяговых электродвигателей ослаблено до 28%, а сила тяги составляет 440 кгс на вагон.

• Ослабление поля обмоток возбуждения на Ход-1 обеспечивает более плавный пуск !

• Для предотвращения перегрева пуско-тормозных резисторов (ПТР) запрещается следовать в режиме Ход-1 (маневровый режим) более 3 минут непрерывно !

Для дальнейшего увеличения скорости машинист переводит главную рукоятку КВ в положение Ход-2.

ХОД - 2.

При постановке главной рукоятки КВ в положение Ход-2 начинает вращаться СДРК. После ухода РК с первой позиции отключаются КШ1 и КШ2. Магнитное поле  тяговых электродвигателей возрастает до 100% и сила тяги также увеличивается почти в 4 раза (до 1600 кгс на вагон), а это, в свою очередь, приводит к увеличению силы тяги и скорости. Когда якоря двигателей начинают вращаться, то в них наводится электродвижущая сила, - ЭДС. Она направлена всегда противоположно приложенному к якорю напряжению, поэтому её называют противо-ЭДС, её направление определяется по Правилу правой руки (см. материалы по электротехнике).

• Запомните: чем больше скорость вращения якоря, тем больше величина противо-ЭДС !

Следовательно, сила тока (при вращении якоря) с учётом противо-ЭДС будет определяться по формуле:

 где:

                                                                                  I - сила тока

                                                                                  U - напряжение

                                                                                - Е - противо-ЭДС

                                                                                  R - сопротивление пуско-тормозных резисторов

                                                                                  4 r -внутреннее сопротивление 4х двигателей.

Из формулы видно, что чем больше скорость вращения якорей (т.е. противо-ЭДС), тем меньше будет сила тока в силовой цепи, следовательно, будут падать сила тяги и ускорение. Следовательно, в какой-то момент увеличение скорости прекратится, поэтому для обеспечения постоянства силы тяги (а значит и силы тока) необходимо ступенчато уменьшать сопротивление в силовой цепи.

Для этого РК последовательно замыкает свои кулачки и тем самым, начиная с 3 по 15 позиции, ступенчато уменьшает сопротивление пуско-тормозных резисторов в силовой цепи (1 и 2 позиции сдвоены). Это приводит к увеличению силы тока и, следовательно, к увеличению силы тяги и скорости движения. На 15 позиции все пуско-тормозные сопротивления выведены. Позиции 16, 17 и 18 являются строенными, т.е. никаких изменений в силовой цепи на этих позициях не происходит (на вагонах 81-717.5м РК останавливается на 17 позиции !). На 17 позиции замкнуты кулачки РК13 и РК19 в первой группе, и РК14 во второй группе двигателей. Сопротивление пуско-тормозных резисторов равно 0, скорость поезда 10-12 км/ч.

Для дальнейшего увеличения скорости группы двигателей переключаются с последовательного соединения на параллельное. При этом сразу в 2 раза увеличивается напряжение на каждом двигателе. Чтобы предотвратить сильный рывок после перехода на параллельное соединение групп двигателей, в СЦ вновь вводится сопротивление по 0,909 Ом в каждую группу двигателей. Так как РК в момент перехода с ПС на ПП не работал, то очевидно, что сопротивление ввелось в результате действия переключателя положений (сначала замкнулись ПП2 и ПП3, затем разомкнулся ЛК2). Так как после перехода на параллельное соединение все параметры силовой цепи изменились, то 17-я позиция РК последовательного соединения теперь соответствует 20 позиции РК параллельного соединения групп двигателей.

Далее опять начинает вращаться СДРК, но уже в обратном направлении. При этом последовательное замыкание кулачков РК снова приводит к уменьшению сопротивления в силовой цепи и увеличению скорости движения. На 32 позиции РК останавливается. Замкнуты его кулачки РК3 и РК4, то есть, сопротивление пуско-тормозных резисторов будет равно 0. Скорость поезда к моменту выхода на 32 позицию РК составляет примерно 30 км/ч.

Для дальнейшего увеличения скорости машинист переводит главную рукоятку КВ в положение Ход-3.

37

ХОД - 3.

При переводе ГРКВ в Ход-3 сразу включаются контакторы шунтировки КШ1 и КШ2 и параллельно обмоткам возбуждения двигателей (ОВ ТЭД) подключается цепь, состоящая из индуктивного шунта (ИШ) и реостата ослабления поля (ОП). Так как на 32 позиции РК в силовой цепи разомкнуты кулачки РК21-23-25 и РК22-24-26 в 1 и 2 группах двигателей соответственно, то в эту цепь полностью вводятся резисторы ослабления поля. С точки зрения электротехники это означает, что общее сопротивление в силовой цепи каждой группы двигателей уменьшается, так как общее сопротивление для двух параллельных цепей определяется по формуле:  

Таким образом, введя сопротивление параллельно ОВ ТЭД, можно уменьшить общее сопротивление, а значит, повысить силу тока в якорях, то есть, увеличить силу тяги, а это, в свою очередь, приведёт к увеличению скорости движения поезда. Так как при постановке главной рукоятки КВ в Ход-3 вновь начинает вращаться СДРК, то на каждой следующей позиции последовательно замыкаются кулачки РК21-РК23-РК25 в первой группе двигателей и одновременно РК22-РК24-РК26 во второй группе двигателей. Иными словами, РК опять выводит (уменьшает) сопротивление в каждой группе двигателей, что приводит к дальнейшему увеличению скорости. На практике режим «ослабления поля» занимает около 75% всего времени разгона двигателей от 0 до 80 км/ч. Магнитное поле обмоток возбуждения тяговых электродвигателей по отношению к магнитному полю якоря изменяется следующим образом:

32 позиция - 70%,      33 позиция - 50%,   34 позиция - 37%,    35 и 36 позиции (сдвоены) - 28%

Таким образом, увеличение скорости вращения якорей ТЭД происходит за счёт увеличения силы тока в якорях, при этом магнитный поток обмоток возбуждения остаётся практически неизменным (он незначительно увеличивается за счёт того, что часть противо-ЭДС, наводимой в обмотках возбуждения (в главных полюсах), гасится в резисторах ослабления магнитного поля.

Аппараты защиты силовой цепи (уставки приведены для вагонов 81-717.5м).

Главный предохранитель. (см. стр. 19)

Панель с РП. Находится в ящике ЯР-13 под вагоном и состоит из шести реле перегрузки и реле РПвозврат.

Все реле кинематически связаны между собой при помощи валика с упорами, то есть :