СИСТЕМА ПРОТИВОКОМПАУНДИРОВАНИЯ ТОРМОЗНОГО ТОКА
Общие сведения.
Система противокомпаундирования предназначена для уменьшения скорости нарастания тормозного тока при входе в режим рекуперативного торможения, а также для повышения электрической устойчивости параллельно работающих инвертора и генератора. Это достигается воздействием по току якоря и скорости его изменения во времени на возбуждение тяговых двигателей (через УФУ-4) и на э. д. с. трансформатора (через УФУ-1, УФУ-2). С увеличением тока якоря система противокомпаундирования стремится увеличить э. д. с. трансформатора и уменьшить ток возбуждения, чтo замедляет рост тока якоря и повышает электрическую устойчивость всей системы регулирования.
Система противокомпаундирования состоит из датчиков токов, включаемых в цепи якорей всех тяговых двигателей, блока измерений БИ-940, блока противокомпаундирования БПК.
Датчик тока ДТ-020 представляет собой трансформатор постоянного тока, первичная обмотка которого (латунный стержень) включена последовательно в цепь якоря тягового двигателя, а вторичная обмотка через нагрузочный резистор блока БИ — на переменное напряжение 127 В.
Для защиты вторичных обмоток трансформатора от коммутационных перенапряжений каждая из них шунтируется резистором с активным сопротивлением 3,8 кОм.
Трансформатор Т (рис. 79) со вторичной обмоткой на напряжение 127 В, нагрузочные резисторы R1-R4, выпрямительные мосты конструктивно объединены в блок измерения БИ-940. Вторичные обмотки датчиков тока, включенных в цепи каждого из двигателей, подключаются соответственно на выводы 41—42, 43—44, 45—46, 47—48 блока измерений БИ. При протекании тока якоря на нагрузочных резисторах R1—R4 появляется напряжение, которое прямо пропорционально току якоря. Напряжение с резисторов R1—R4 выпрямляется мостами VI—V4, V5—V8 модулей El, Е2. Мосты соединены по схеме «ИЛИ», что обеспечивает получение на выходе выпрямленного напряжения, пропорционального току якоря наиболее нагруженного двигателя. Трансформатор Т блока БИ питается от обмотки 380 В собственных нужд. В цепи первичной обмотки установлен предохранитель ПК-45. Выпрямленное напряжение, пропорциональное току якоря, с выходов мостов (выводы 23—24) поступает на блок противокомпаундирования БПК.
Блок противокомпаундирования БПК-098.
Электровозы ВЛ80р, начиная с № 1514, оборудованы блоком противокомпаундирования БПК-098. Блок выполнен в виде двух кассет: БПК-054 и стабилизированного источника питания БСП-055 (рис. 80 и 81).
Рис. 79. Принципиальная схема блока измерений БИ-940
Рис. 80. Принципиальная схема блока противокомпаундирования БПК-054
Сигнал с датчика тока ДТ-020 через блок измерений БИ поступает на фильтр C1, L, С2 (см. рис. 80), на выходе которого получаем постоянное сглаженное напряжение, пропорциональное току якоря. На вход усилителя постоянного тока блока БПК-054 подаются: сигнал, пропорциональный току якоря (спотенциометра R1);
сигнал, пропорциональный скорости изменения тока якоря, формируемый дифференцирующей цепочкой С3, С4, R4 и снимаемый с потенциометра R5;
сигнал ограничения тормозного тока (с потенциометра R2).
Усилитель постоянного тока выполнен на транзисторах V5 V6 и имеет разделенную нагрузку. Резистор R10 введен в цепь отрицательной обратной связи, которая стабилизирует режим работы усилителя. Нагрузочный резистор R13 включен в цепь управления УФУ-1 и УФУ-2 (УФУ ВИП). Часть напряжения с R13 подается на R7, которое введено в цепь управления УФУ-4 (УФУ ВУВ). Схему включения блока БПК в цепь УФУ поясняет рис. 82. Рабочая точка усилителя определяется смещением, подаваемым через резисторы R8 и R9 (см. рис. 81). Стабилитроны V7 и V8 служат для защиты блока БПК при пробое регулирующего транзистора в блоке БСП-055.
Рис. 81. Принципиальная схема блока стабилизированного питания БСП-055
Рис. 82. Упрощенная схема включения БПК в цепи управления УФУ
Питание БПК-054 осуществляется от стабилизированного источника питания БСП-055. Необходимое напряжение устанавливается посредством резистора R6 (см. рис. 80). Питание выпрямителя БСП осуществляется от обмотки трансформатора T8, установленного в панели питания ПП. Для отключения БПК в режиме тяги используется реле К, управляемое контактом блокировочного переключателя БП. Блок БПК-098 обеспечивает плавный вход в режим рекуперативного торможения при высоких скоростях движения 70—50 км/ч и облегчает машинисту управление электровозом в режиме торможения.
Рис. 83. Структурная схема БПК с разделенными каналами управления
Однако, как показали испытания, в данной схеме с неразделенными каналами воздействия на цепи возбуждения и э. д. с. силового трансформатора уменьшение скорости нарастания тормозного тока обеспечивается в основном за счет воздействия на УФУ возбуждения сигнала, пропорционального току якоря. Это приводит к уменьшению жесткости тормозных характеристик, особенно в зоне больших скоростей. Увеличение же степени воздействия только по производной тока якоря приводит к возникновению колебательного процесса.
Включение каналов БПК на один фильтр приводит к увеличению пульсации в сигнале воздействия на УФУ возбудителя, а это в свою очередь ведет к увеличению зависимости степени противокомпаундирования от тормозного тока.
Для устранения указанных недостатков на электровозах ВЛ80р выпуска 1978 г. была испытана схема БПК с разделением фильтров для выделения сигнала с датчиков тока.
Блок противокомпаундирования с разделенными каналами управления.
Сигнал с блока измерений БИ, пропорциональный наибольшему току тяговых двигателей, подается на фильтры нижних частот Ф1, Ф2 (рис. 83) каналов воздействия на УФУ ВИП и УФУ ВУВ. Благодаря тому, что фильтры пропускают частоты ниже 30 Гц, на их выходах выделяются сигналы, пропорциональные скорости изменения сигнала с датчиков тока ДТ1—ДТ4.
Рис. 84. Принципиальная схема блока противокомпаундирования с разделенными каналами управления
Фильтр Ф1 канала воздействия на УФУ ВИП П-образный и состоит из конденсаторов C1, С2 (рис. 84) и дросселя L1. Имея резкий спад частотной характеристики в области 30 Гц, он обеспечивает достаточную фильтрацию первой и второй гармоник входного напряжения и быстродействие этого канала.
Фильтр Ф2 канала воздействия на УФУ ВУВ выполнен по Г-образной схеме и состоит из конденсаторов С11—С13 и дросселя L2. Он имеет спад частотной характеристики в зоне 10—20 Гц, что обеспечивает значительное ослабление пульсаций и позволяет применить дифференцирующую цепь с большой постоянной времени. Сигналы с фильтров дифференцируются цепочками ДЦ1 (R5, С3, С4) и ДЦ2 (R4, С5—С10) (см. рис. 83 и 8-1). После выделения сигналов по скорости изменения тока они подаются на усилители Постоянного тока A1, А2, собранные соответственно на транзисторах V5, V6 и V9, V10.
На входы усилителей подаются также сигналы с выходов фильтров пропорциональные тормозному току. Усилители обеспечивают согласование цепей дифференцирования и управление. УФУ ВИП и УФУ ВУВ. Для стабилизации режима их работы введена отрицательная обратная связь путем включения резистора в эмиттерную цепь выходного-транзистора. Для уменьшения влияния нелинейности сопротивления база—эмиттер входного транзистора этот переход смещен в прямом направлении.
Нагрузочные резисторы усилителей R7 и R13 являются также суммирующими в цепях управления УФУ ВИП и УФУ ВУВ соответственно. Реле К служит для отключения цепей противокомпаундирования в режиме тяги. Питание усилителей осуществляется от раздельных источников питания стабилизированного напряжения.
Уставки БПК задаются следующими резисторами:
R1, R15—регулируется воздействие по величине тормозного тока на УФУ ВИП и УФУ ВУВ соответственно;
R4, R5 — регулируется воздействие по скорости изменения тормозного тока на УФУ ВИП и УФУ ВУВ соответственно.
Регулировкой сопротивления резисторов R1, R4, R5 и R15 добиваются экспериментально плавного нарастания тока в режиме рекуперации. При оптимальном их положении обеспечивается при высоких скоростях движения начальное нарастание тормозной силы до значений 12—14 тс за 0,25 с с последующим плавным нарастанием до установившегося значения за 8—9 с.
С целью уменьшения влияния системы противокомпаундирования на жесткость тормозных характеристик канал воздействия на УФУ ВУВ по величине тормозного тока рекомендуется отключать установкой движка в крайнее положение (R151-3 — 0, R152, 3 = 6,8 кОм).