Действия машиниста при появлении информации о неисправности совс:

При появлении информации о неисправности СОВС на мониторе машиниста необходимо перевести тумблер управления СОВС в положение "Стоп". При этом все СОВС поезда переключатся в режим "Стоп", отключив контакторы, IGВТ-модули и вентиляторы. Информация об авариях и отказах будет зафиксирована в памяти контроллера и выведена на светодиоды, расположенные на передних панелях блоков БКУ и БУВО.

Перевести тумблер управления СОВС в положение "Работа". При этом СОВС. имеющая сигнал "Отказ СОВС", останется в режиме "Стоп", а исправные СОВС поезда переключатся в режим "Работа" и продолжат работу в автоматическом режиме. Продолжать дальнейшую эксплуатацию СОВС до прихода поезда в депо. Сделать записи о неисправности СОВС в соответствующих документах.

Действия при обнаружении задымления салона вагона:

При наличии информации о задымлении любого из вагонов поезда перевести тумблер управления "СОВС" в положение "Выключено". При этом все СОВС поезда выключатся. Информация об отказах и авариях будет зафиксирована в памяти контроллера и выведена при следующем включении СОВС на светодиоды. расположенные на передних панелях блоков БКУ и БУВО.

Принять меры по выявлению места задымления и устранению причин. При продолжении аварийной ситуации отжать на неисправном вагоне башмаки токоприёмников. Немедленно вернуться в депо. Сделать записи об аварийной ситуации в соответствующих документах.

Тяговое электрооборудование

Назначение

Комплект электрооборудования представляет собой асинхронный тяговый электропривод с автономным инвертором напряжения на IGBT-модулях.

Комплект электрооборудования получает питание от контактной сети постоянного тока при нижнем токосъеме с контактного рельса через токоприемник и обеспечивает:

• пуск и регулирование скорости не менее чем с четырьмя различными темпами разгона по командам блока управления вагоном (БУВ);

• пуск и регулирование скорости в двигательном режиме не менее чем с двумя различными темпами разгона по командам резервного управления;

• следящее рекуперативно-реостатное торможение по командам БУВ не менее чем с тремя различными темпами замедления, в диапазоне скоростей от максимальной до минимально возможной скорости (но не более 5-ми км/ч), без ограничения скорости начала торможения;

• изменение направления движения по командам БУВ или реверсора резервного управления;

• устойчивую работу в повторно-кратковременных режимах эксплуатации груженого вагона с максимальной пассажирской нагрузкой;

• автоматическое регулирование тягового и электродинамического тормозного усилий в зависимости от сигналов устройства контроля загрузки вагонов, транслируемых из БУВ;

• управление движением поезда по системе многих единиц;

• сохранение работоспособности при проезде неперекрываемых токоразделов в режимах тяги и рекуперативно-реостатного торможения при изменениях питающего напряжения в пределах от 550 до 975 В;

• контроль параметров электрического торможения и формирование при его отказе, снижении эффективности или истощении в зоне малых скоростей сигналов «Отказ электротормоза», «Электротормоз неэффективен», используемых в БУВ для формирования команд на автоматическое замещение электрического торможения пневматическим;

• прием сигналов управления от БУВ и передачу диагностических сигналов о состоянии и параметрах электрооборудования в БУВ, при этом перечень сигналов и их характеристики определяются утвержденным и согласованным протоколом обмена между комплектом электрооборудования и системой «Витязь».

Технические характеристики

Основные технические характеристики комплекта электрооборудования приведены в таблице 7.

Таблица 7

№ п.п.	Наименование параметра	Значение параметра
1	Напряжение на токоприемнике, В
	номинальное	750
	максимальное	975
	минимальное	550
2	Максимальный ток, потребляемый комплектом электрооборудования одного вагона при пуске, А, не более	1000
3	Суммарная мощность ТАД в часовом режиме, кВт	4170
4	Время разгона до заданной скорости на прямом горизонтальном участке пути, с, не более
	30 км/ч	12
	60 км/ч	27
	80 км/ч	43
5	Темп изменения ускорения при пуске, м/с3, не более	0,6
6	Конструкционная (максимально допустимая) скорость движения, км/ч	90
7	Мощность тяговых двигателей в часовом режиме суммарная, кВт, не менее	4  170
8	Темп изменения замедления при торможении, м/с3, не более	0,6
9	Длина тормозного пути вагона при электродинамическом (служебном) торможении с момента задания тормозного режима, м, не более
	20	33
	40	83
	60	162
	80	281
	90	364
10	Условная расчетная скорость сообщения при движении поезда по перегону длиной 1700 м на горизонтальном участке пути при длительности стоянки 25 с, км/ч, не более	42
11	Удельный расход электроэнергии на тягу при движении со скоростью сообщения 42 км/ч по перегону длиной 1700 м на горизонтальном участке пути при максимальной нагрузке (без учета рекуперации), Втч/ткм, не более	60
12	Максимальный преодолеваемый уклон, о/оо	40
13	Масса комплекта электрооборудования, кг, не более	5900
14	Номинальное напряжение цепей управления, В	75
15	Потребляемая мощность, Вт	400

Состав комплекта электрооборудования

Состав комплекта электрооборудования КАТП-1 приведен в таблице 8.

Таблица 8

№ п.п.	Наименование	Тип, поставщик	Кол.	Возможная замена
1	Тяговый асинхронный двигатель	ТАД 280М4У2 ТУ 3355-024-05758196-2003 АЭК «Динамо», Москва.	4	ДАТЭ-170-4У2 ТУ 3355-077-0580695-2003 ХК ОАО «Привод», г. Лысьва
2	Контейнер тягового инвертора	КТИ-1 7201.40.00.001 ЗАО «Метровагонмаш», г. Мытищи	1
3	Дроссель сетевого фильтра	ДСФ-1У2 ТУ 3459-026-5758196-02 АЭК «Динамо», Москва.	1	ДСФ-1ЛУ2 ТУ 3459-093-05810695-2004 ХК ОАО «Привод», г. Лысьва
4	Тормозной резистор	R9V09B177 MEP POSTRELMOV, Чехия.	1	DT 47531 sh.1 ITEM 2 Microelettrica Scientifica, Италия

Устройство и работа силовых цепей комплекта электрооборудования

Рисунок 107

Упрощенная схема силовых цепей комплекта электрооборудования приведена на рисунке 107.

В режиме тяги компоненты силовой цепи преобразуют напряжение сети постоянного тока, снимаемое с контактного рельса, в 3-фазное напряжение с регулируемой амплитудой и частотой для питания тяговых асинхронных двигателей. Также компоненты силовой цепи используются для обеспечения режима динамического реостатного торможения.

На рисунке также показаны дополнительные 3-фазные цепи питания 220 В, предназначенные для питания асинхронных двигателей вентиляторов охлаждения тормозного резистора и модуля силового инвертора.

Напряжение тяговой сети поступает в контейнер тягового инвертора через силовые устройства вагона: токоприемники ХА1…ХА4, главный предохранитель FU1 и разъединитель QS.

Контейнер закреплён на раме под вагоном и содержит всё тяговое оборудование электропривода, кроме тормозного резистора (Rт) и дросселя сетевого фильтра (Lф). Тормозной резистор и дроссель закреплены на раме под вагоном отдельно. Тяговые двигатели (M1…4) с датчиками частоты вращения ротора двигателя установлены на тележках.

Выключатель быстродействующий

Питание от тяговой сети через предохранитель FU1 поступает на разъединитель QS1. Если разъединитель замкнут, питание подводится к выключателю быстродействующему (ВБ) - QF (А1). ВБ – однополюсное устройство, управляемое электромагнитом и производящее коммутацию силовой цепи.

Выключатель обеспечивает защиту от перенапряжения и токов короткого замыкания силовых цепей комплекта электрооборудования.

При возникновении неисправности, ВБ быстро отключает тяговое оборудование от сети. Выключатель либо срабатывает на размыкание автоматически, или по команде блока управления тяговым приводом (БУТП).

Дроссель и конденсатор сетевого фильтра

Дроссель сетевого фильтра (Lф) номиналом 8 мГн  10% закреплён на раме вагона отдельно от контейнера тягового инвертора. Дроссель имеет железный сердечник и естественное охлаждение.

Конденсатор фильтра (Сф) ёмкостью 32 мкФ состоит из двух параллельно соединённых элементов. Сф служит малоиндуктивным источником напряжения для силового инвертора и реостатного тормозного чоппера.

Вместе Lф и Сф составляют LC-фильтр низких частот. Эта цепочка уменьшает колебания тока, создаваемые силовым инвертором и тем самым уменьшают помехи, передающиеся в контактную сеть. Фильтр также защищает тяговое оборудование от бросков напряжения в контактной сети.

Цепи заряда и разряда конденсатора сетевого фильтра

При подаче питания (54 – 82) В на контейнер тягового инвертора блок управления БУТП включает ВБ и зарядный контактор ЗК. Линейный контактор ЛК в этот момент разомкнут, изолируя модуль силового инвертора (МСИ) от тяговой сети. После включения разъединителя QS и подачи высокого напряжения на контейнер происходит заряд конденсатора сетевого фильтра Сф через резистор Rз, ограничивающий ток заряда конденсатора.

Напряжение на конденсаторе фильтра контролируется LEM - датчиком напряжения ДНUc. Когда напряжение на фильтре достигает определённой уставки, БУТП включает линейный контактор и подключает модуль силового инвертора непосредственно к тяговой сети. Зарядный контактор размыкается для предотвращения протекания тягового тока через резистор заряда конденсатора, который рассчитан только на ток заряда конденсатора. Для обеспечения требуемых алгоритмов работы ВБ, ЛК, ЗК имеют вспомогательные блок контакты, использующиеся для передачи в БУТП информации о состоянии главных контактов аппаратов.

Разрядный резистор Rр обеспечивает безопасный разряд конденсатора сетевого фильтра перед проведением технического обслуживания. Время разряда конденсатора через разрядный резистор составляет 2 мин.

Для защиты тягового оборудования от перенапряжений в контактной сети параллельно конденсатору фильтра включен нелинейный полупроводниковый резистор (варистор) Rогр.1.

Линейный контактор

Линейный контактор ЛК представляет собой однополюсный электромагнитный контактор. Он используется для отключения тяговой системы от контактной сети в случае возникновения неисправности или в штатном режиме при электрическом реостатном торможении без рекуперации энергии в контактную сеть.

В нормальных рабочих условиях, когда требуется размыкание контактора, сначала снимаются управляющие сигналы с транзисторов МСИ. Таким образом, контактору не требуется разрывать цепь под нагрузкой.

Линейный контактор имеет вспомогательные контакты, использующиеся для передачи в БУТП информации о состоянии главных контактов.

Датчики входного и обратного линейного тока

Это LEM – датчики тока, контролирующие входной и обратный линейный ток тягового привода (ДТId1(А6) и ДТId2(А4) соответственно). Сигнал о величине входного тока используется в БУТП для электронной защиты превышения потребляемого тока. Сигнал о величине обратного тока используется в БУТП для электронной дифференциальной защиты, которая контролирует входной и обратный токи на наличие дисбаланса для обнаружения замыкания на землю внутри тягового оборудования.

Промежуточный дроссель фильтра

Промежуточный дроссель фильтра Lп (А11) представляет собой малоиндуктивный дроссель, подавляющий колебания тока, которые могут возникать между конденсатором фильтра Cф и конденсатором фильтра Си, установленном в модуле силового инвертора. Колебания тока могут быть вызваны зарядом конденсатора сетевого фильтра, изолирующими вставками контактной сети или размыканием ВБ.

Модуль силового инвертора

Модуль силового инвертора (МСИ) состоит из заземлённого алюминиевого радиатора охлаждения, на котором закреплены восемь модулей IGBT (IT1 - IT8, биполярные транзисторы с изолированным затвором) и конденсатор фильтра (Си). Конденсатор фильтра инвертора состоит из 15-ти конденсаторов (по 5 на каждую фазу инвертора), подсоединённых параллельно IGBT модулям. Эти конденсаторы служат для подавления одиночных бросков напряжения, которые могут возникать при коммутации IGBT.

Для защиты тягового оборудования от перенапряжений в контактной сети параллельно конденсатору фильтра инвертора включен дополнительный варистор Rогр.2.

Радиатор модуля силового инвертора расположен в вентиляционном канале и обдувается вентилятором инвертора ВИ. Модуль оборудован датчиком температуры, который передает сигнал перегрева в БУТП. Датчик температуры состоит из трёх термостатов, установленных на радиаторе и соединённых последовательно. Датчик настроен на уставку температуры срабатывания +85°С (контакты термостата размыкаются). По этому сигналу БУТП отключает модуль силового инвертора. При снижении температуры до +70°С (контакты термостата замыкаются) и блок управления включает МСИ в работу.

Силовой инвертор

Шесть из восьми IGBT модулей (IT1- IT6) образуют 3-фазный силовой инвертор, который служит для питания тяговых двигателей (M1…4).

Модули IGBT инвертора коммутируются с частотой 2400 Гц и управляются БУТП с использованием широтно-импульсной модуляции для преобразования входного постоянного напряжения в выходное 3-фазное напряжение переменное по амплитуде и частоте, которое подводится к тяговым двигателям.

Блок управления обеспечивает задержку на отпирание следующего транзистора для того, чтобы предотвратить возникновение короткого замыкания при одновременном отпирании двух транзисторов одной фазы. Во время этой задержки ток проводят обратные диоды, включённые параллельно каждому транзистору.

Реостатный тормозной чоппер

Транзистор IT7 работает в качестве реостатного тормозного чоппера, управляемого БУТП. Транзистор модуля IT8 всегда заперт, и модуль используется только в качестве обратного диода тормозного резистора.

Когда требуется перейти в режим реостатного торможения, транзистор IT7 начинает работать с частотой 1200 Гц и переменной скважностью, тем самым, рассеивая тормозную энергию в тормозном резисторе Rт. Реостатное торможение необходимо, когда тяговая сеть не может принять ток рекуперации. При этом напряжение на конденсаторе сетевого фильтра составляет 950 В.

Реостатный тормозной чоппер также используется в режиме тяги в качестве закорачивающей цепи при превышении напряжением тяговой сети значения 1050 В.

Тормозной резистор

Тормозной резистор Rт крепится на раме вагона отдельно от блока тягового инвертора. Он состоит из нескольких ленточных малоиндуктивных резистивных элементов, собранных на изоляторах внутри стального корпуса. Резистор охлаждается вентилятором, установленным на одной стороне резистора.

Контроль выходного тока и напряжения модуля силового инвертора

Датчики тока ДТа (А16) и ДТв (А17) измеряют выходные фазные токи силового инвертора. Датчики напряжения ДHUab (А18) и ДНUca (А19) измеряют выходные линейные напряжения силового инвертора. Это LEM – датчики тока и напряжения соответственно, принцип действия которых основан на эффекте Холла. Блок управления приводом использует сигналы этих датчиков для управления модулем силового инвертора и защиты тягового оборудования от перегрузки.

Тяговые двигатели

Каждый моторный вагон оборудован четырьмя параллельно соединёнными тяговыми двигателями (M1…М4), питающимися от одного силового инвертора. Двигатели установлены на тележках. Двигатель представляет собой 3-фазную асинхронную машину с короткозамкнутым ротором и самовентиляцией; вентилятор закреплен внутри на валу двигателя.

Каждый тяговый двигатель оборудован датчиком частоты вращения ротора (ДЧВ1…ДЧВ4). Датчик частоты вращения является импульсным. Конструктивно ДЧВ состоит из измерительной головки (принцип действия - эффект Холла) и зубчатого колеса, установленного на свободном конце вала двигателя. При вращении вала измерительная головка преобразует моменты прохождения зубцов колеса в импульсный электрический сигнал, частота которого прямо пропорциональна частоте вращения вала двигателя. Блок управления приводом использует сигналы этих датчиков для управления силовым инвертором и определения возникновения режимов буксования и юза.

Дополнительные 3-фазные цепи питания 220 В

Входное напряжение от тяговой сети через предохранитель FU2 подводится к блоку питания вентиляторов (БПВ). БПВ в своем составе имеет понижающий чоппер и два независимых инвертора. Каждый инвертор преобразует выходное напряжение постоянного тока чоппера в 3-фазное напряжение 220 В, частотой 25 / 50 Гц. Мощность каждого инвертора 1,5 кВА. Блок питания вентиляторов имеет естественное охлаждение и установлен внутри контейнера тягового инвертора.

Управление быстродействующим выключателем

После включения батареи и подачи напряжения (54-82) В на контейнер тягового привода с выдержкой времени (5 – 10) с осуществляется автоматическое включение выключателя быстродействующего.

Если в результате какой-либо неисправности (например отсутствие питающего напряжения (54-82) В на контактах соединителя или отказ системы управления ВБ) выключатель быстродействующий не включился.

БУТП автоматически повторяет три попытки включения ВБ, после чего формируется сигнал «Блокировка ВБ», запрещающий дальнейшее включение выключателя, и на монитор машиниста выдается сигнал о неисправности тягового привода («Неисправность ТП»).

Отключение ВБ возможно по сигналу БУТП или по сигналу его собственной защиты от тока короткого замыкания.

В любом случае после выключении ВБ блок управления БУТП автоматически производит повторное включение выключателя. Выдержка времени на повторное включение (4,5 – 5,5) с, но не более трех раз в течение 30 с, после чего формируется сигнал «Блокировка ВБ» и на монитор машиниста выдаётся сигнал о неисправности тягового привода.

При выключении ВБ линейный контактор всегда выключается, так как в цепь питания управляющей катушки ЛК включены размыкающиеся блок-контакты ВБ.

Управление блоком питания вентиляторов

При наличии бортового напряжения 80 В БПВ всегда включён. Если в контактной сети присутствует силовое напряжение, то БПВ может формировать два независимых канала трехфазного напряжения 220 В переменного тока для питания асинхронных двигателей вентиляторов модуля силового инвертора и тормозного резистора.

Для включения БПВ в работу в экономичном режиме блок управления БУТП формирует сигнал путем включения соответствующего управляющего реле. При этом оба канала БПВ одновременно начинают формировать выходное напряжение с увеличивающейся амплитудой и частотой.

В экономичном режиме частота выходного напряжения фиксируется на уровне 25 Гц.

Для включения вентилятора инвертора в рабочий режим блок управления БУТП формирует другой сигнал, путем включения соответствующего управляющего реле. При этом на первом канале БПВ увеличивается амплитуда и частота выходного напряжения. В рабочем режиме частота выходного напряжения фиксируется на уровне 50 Гц.

Аналогично для включения вентилятора резистора в рабочий режим блок управления БУТП формирует соответствующий сигнал. При этом на втором канале БПВ увеличивается амплитуда и частота выходного напряжения.

Переход с экономичного режима на рабочий происходит при скорости вагона более 10 км/ч, причем в рабочий режим сначала включается вентилятор инвертора, а затем с выдержкой времени 2 с - вентилятор резистора. При снижении скорости вагона ниже 10 км/ч осуществляется переход на экономичный режим.

БПВ имеет два выхода состояния, которые передают информацию о неисправностях выходных каналов в БУТП.

При формировании сигнала о неисправности вентилятора резистора запрещается работа привода в тормозном режиме.

При появлении любого сигнала неисправности БПВ система управления осуществляет повторные попытки запуска БПВ в работу.

При отказе БПВ последовательно допускается 12 попыток включения, после чего формируется сигнал "Блокировка БПВ", по которому блокируется работа тягового привода, и на монитор машиниста выдаются сигналы "Неисправность ТП" и "Перегрев инвертора".

Защита инвертора от перегрева

Внутри модуля силового инвертора расположены три термостата с последовательно соединёнными контактами. Цепь термостатов запитана напряжением 80 В. Сигнал с термостатов поступает на вход БУТП и используется как контрольный сигнал нормальной температуры силовых транзисторов.

Если какой-либо из контактов термостатов из-за превышения допустимой температуры размыкается, то инвертор отключается, при этом па пульт машиниста передается сигнал о перегреве инвертора.

Датчики частоты вращения двигателей

Каждый тяговый двигатель оборудован датчиком частоты вращения, основанным на эффекте Холла. Выходным сигналом датчиков являются прямоугольные импульсы с частотой пропорциональной частоте вращения роторов двигателей. Датчики питаются напряжением 24 В.

Сигналы частоты вращения Fдчв1 - Fдчв4 поступают в блок управления БУТП и используются для работы алгоритмов управления приводом.

Датчики обратных связей тягового привода

В таблице 9 приведены LEM-датчики тока (ДТ) и напряжения (ДН), использующиеся в тяговом приводе для управления инвертором и предотвращения аварийных состояний.

Таблица 9

Датчик	Функция	Замечания
ДНUc (А12)	Измеряет напряжение на конденсаторе сетевого фильтра	Если напряжение фильтра слишком мало или слишком велико, инвертор отключается. Используется для регулирования тормозного чоппера.
ДТId1 (А6)	Измеряет прямой ток тягового привода	При слишком большом токе инвертор отключается. Используется для организации дифференциальной защиты.
ДТId2 (А4)	Измеряет обратный ток тягового привода	Используется для организации дифференциальной защиты.
ДТа (А16)	Измеряет ток в фазе А на выходе силового инвертора	Используется для управления тяговыми двигателями. При слишком большом токе инвертор отключается.
ДТв (А17)	Измеряет ток в фазе В на выходе силового инвертора	Используется для управления тяговыми двигателями. При слишком большом токе инвертор отключается.
ДНUab (А18)	Измеряет линейное напряжение между фазами А и В на выходе силового инвертора	Используется для управления тяговыми двигателями.
ДНUca (А19)	Измеряет линейное напряжение между фазами С и А на выходе силового инвертора	Используется для управления тяговыми двигателями.

Датчики питаются напряжением +24 В / - 24 В. Выходные сигналы датчиков поступают в БУТП.