Системы управления ЭПС - Способы перегруппировки тяговых электродвигателей

 Способы перегруппировки тяговых электродвигателей
Требования к способам перегруппировки:

1. Снижение силы тяги при перегруппировке должно быть минимальным.
2. Возможность короткого замыкания контактной сети должна быть исключена.
3. Аппаратура для переключения должна быть простой.

Способ шунтирования.

Порядок перегруппировки тяговых двигателей по способу шунтирования приведен на рис. 2.15. Здесь условно изображены два тяговых двигателя. Но каждое условное обозначение представляет собой группу из нескольких (обычно 2—4), последовательно соединенных реальных тяговых двигателей.
Исходная схема (рис. 2.15, а) — это безреостатная позиция последовательного соединения. На первой переходной позиции (рис. 2.15, б) в цепь вводится часть пускового резисторадля ограничения тока на следующей позиции. На второй переходной позиции (рис. 2.15, в) одна из групп тяговых двигателей (обычно расположенная со стороны заземления) шунтируется резистором . На третьей переходной позиции (рис. 2.15, г) зашунтированная группа тяговых двигателей отключается и на четвертой переходной позиции (рис. 2.15, д) подключается к контактной сети через резистор.

Рис. 2.15. Перегруппировка ТЭД способом шунтирования:
а — исходная схема; б — включение переходного резистора гп1; в — шунтирование группы двигателей; г — отключение шунтированной группы двигателей; д — подключение параллельной цепи; е — включение уравнительного соединения

Перегруппировка завершается включением уравнительного соединения между резисторами и закорачиванием резистора

Рис. 2.16. Изменение тока и силы тяти при перегруппировке ТЭД по способу шунтирования

Рис. 2.17. Варианты перегруппировки ТЭД способом короткого замыкания

Рис. 2.18. Перегруппировка вентильным переходом для двух групп ТЭД

Причем на электровозах ВЛ8 и ВЛ10 для перехода с СП используется схема (рис. 2.17, в), а на других типах ЭПС схема (рис. 2.17, а).
Преимущества этого способа: простота и небольшое количество дополнительной аппаратуры.
Недостаток: снижение силы тяги во время перехода не менее чем на 50%.

Вентильный переход.

В целях сокращения длительности провала силы тяги применяют вентильный переход (рис. 2.18, а). Одновременно с введением в цепь резистора  между группами тяговыми двигателями 1 и 2 включается диодная группа (рис. 2.18, б).
Эта группа дает возможность на второй переходной позиции сразу переходить на параллельное соединение тяговых двигателей без опасности короткого замыкания сети через резистор(рис. 2.18, в). Затем диодную группу отключают и включают уравнительное соединение между резисторами(рис. 2.18, г). Диодная группа  должна быть рассчитана на максимальный пусковой ток и полное напряжение контактной сети. Вентильный переход применен на электровозах ВЛ11, ВЛ11М, ВЛ15.
Стадии вентильного перехода на шестиосной секции электровоза ВЛ15 показаны на рис. 2.19.

Рис. 2.19. Вентильный переход при шести ТЭД:
а — последовательное (С) соединение; б — переход С-СП; в — последовательнопараллельное (СП) соединение; г — переход СП-П; д —параллельное (П) соединение

Способ моста.

На рис. 2.20 изображены стадии этого способа перегруппировки ТЭД, которые разделены на две группы. На рис. 2.20, а изображена первая позиция последовательного соединения ТЭД. Пусковые резисторы разбиты на две группы R, причем первая группа включена после ТЭД, а вторая перед ТЭД. На рис. 2.20, б показана безреостатная позиция последовательного соединения, где группы пусковых резисторов подготовлены для параллельного соединения.
Следующий этап перехода (рис. 2.20, в) состоит в подключении пусковых резисторов параллельно двум группам ТЭД. При этом ток в пусковых резисторах равен. 

Рис. 2.20. Перегруппировка по способу моста:
а — первая позиция последовательного соединения ТЭД; б — безреостатная позиция последовательного соединения; в — мостовая схема; г — первая позиция параллельного соединения; д — характеристики V(I) при переходе; е —  изменение тока при переходе

По диагонали моста протекает ток, равный разности I-IR.Ток двигателей I не изменяется, а ток, потребляемый из сети, увеличивается и становится равным I + IR.

Моментом перехода является размыкание контактора в диагонали моста. Если переход происходит при скорости, соответствующей точке пересечения характеристик безреостатной позиции последовательного соединения (штриховая линия на рис. 2.20, 0), то ток двигателей и сила тяги остаются без изменения.
Переход при скоростисопровождается уменьшением тока, но ток I остается больше I 0. Переход при скорости сопровождается возрастанием тока, но ток I остается меньше I 0 (см. рис. 2.20, е).

Выводы:

1. В процессе перехода по способу моста работают обе группы тяговых двигателей и отсутствуют провалы силы тяги.
2. Пусковые сопротивления нужно разделить на две группы и переключать пусковые резисторы в каждой параллельной ветви отдельно. Уравнительное соединение включить невозможно. Поэтому при переходе мостом общее количество реостатных контакторов увеличивается в 2 раза.
3. Переход мостом наиболее просто осуществляется при двух группировках тяговых двигателей (С-П). При трех группировках требуется иметь четыре группы сопротивлений и количество реостатных контакторов существенно увеличивается.
4. Переход мостом применяется на моторных вагонах ЭР-1, ЭР-2, вагонах метро Е81—714—717, на электровозах ВЛ82М, ЧС200, ЧС6 и ЧС7. На шестиосных электровозах ЧС-2 переход С-СП осуществляется по способу моста, а СП-П — по способу шунтирования.
5. Для ЭПС с мостовым переходом ступени пусковых резисторов определяют по режиму разгона на параллельном соединении и используют их также и на последовательном соединении. При этом броски тока на последовательном соединении получаются меньше, чем на параллельном.
6. Колебания силы тяги на параллельном соединении можно уменьшить, если поочередно закорачивать секции пусковых резисторов в первой и второй группе. Такое решение реализовано на вагонах метро серии 81-717-714.