Режимы работы и алгоритмы функционирования тягового привода

Тяговый режим

Первая зона регулирования – зона пуска

При включении напряжения бортовой сети блок управления электроприводом БУТП инициализируется и включает выключатель быстродействующий ВБ и зарядный контактор ЗК. При включении главного разъединителя и наличии напряжения сети происходит заряд конденсатора фильтра Сф через зарядный резистор Rз и дроссель сетевого фильтра Lф. При напряжении на Сф близком к напряжению сети БУТП включает линейный контактор ЛК и размыкает ЗК. После установки основного контроллера реверса в положение «Вперед» или «Назад» привод готов к отработке команд управления тягой.

В соответствии с командами, поступающими от блока управления вагоном (БУВ), формируется сигнал заданного значения тока двигателей. Предусмотрены четыре тяговые позиции «Ход1», «Ход2», «Ход3», «Ход4», которые в процентном отношении составляют соответственно 40, 60, 75, 100% от максимального тока на один двигатель. Каждая уставка тока автоматически корректируется в соответствии с загрузкой вагона по сигналам БУВ. Задание тока двигателей осуществляется плавно с определенным темпом.

Канал регулирования тока стабилизирует выходной ток силового инвертора на заданном уровне для 4-х параллельно включенных тяговых двигателей. При этом с увеличением частоты вращения двигателей напряжение на них возрастает. Для поддержания заданного значения тока двигателей БУТП изменяет скважность широтно-импульсной модуляции (ШИМ) управления транзисторов силового инвертора.

Канал регулирования частоты тока статора формирует сигнал задания частоты в функции заданного значения напряжения статора двигателей относительно сигнала минимальной частоты их вращения. Сигнал задания напряжения статора вычисляется в БУТП в функции требуемого потока статора двигателей.

Вторая зона регулирования – зона постоянства мощности

Во второй зоне сигнал заданного значения двигателей ограничивается на уровне, соответствующем “раскрытию” силового инвертора на 90%. Неполное раскрытие по скважности МСИ обусловлено необходимым запасом напряжения на регулирование заданного значения тока двигателей. Если величина сетевого напряжения выше номинального значения и для реализации заданного значения тока не требуется полное открытие инвертора, то сигнал задания напряжения статора ограничивается на уровне, обеспечивающем номинальное напряжение тяговых двигателей.

Описанный алгоритм обеспечивает автоматический переход на регулирование момента или мощности ТАД и, с учетом напряжения в контактной сети, формирует номинальные или частные тяговые характеристики привода инвариантно к температурным изменениям параметров двигателей.

При разгоне с места до максимальной скорости с заданным машинистом максимальным пусковым током двигателей («Ход 4», полная загрузка вагона) система регулирования начиная со скорости 45 км/ч автоматически линейно снижает величину тока задания до 230 А в точке 65 км/ч.

Изменение направления вращения ТАД осуществляется путем смены формирования чередования фаз токов ТАД.

Проезд неперекрываемых токоразделов

Для обеспечения благоприятного протекания переходных процессов в тяговом приводе при проезде неперекрываемых токоразделов предусмотрено автоматическое выключение тягового привода по сигналу датчика сетевого тока привода. При Id 30 А привод выключается (снимаются импульсы управления с транзисторов силового инвертора).

Если при проезде неперекрываемого токораздела напряжение на конденсаторе сетевого фильтра станет меньше 530 В, то линейный контактор размыкается и включается зарядный контактор. При появлении сетевого напряжения происходит заряд конденсатора фильтра до напряжения сети через зарядный контактор, последующее включение линейного контактора и автоматическое включение силового инвертора. Если напряжение на конденсаторе фильтра не успевает снизиться до 530 В дозаряд конденсатора происходит без зарядного резистора. Время на повторное автоматическое включение привода в тягу не превышает 2.5 сек.

В режиме электрического торможения, при отсутствии рекуперации, линейный контактор размыкается, и, если до токораздела тяговый привод вошел в режим реостатного торможения, то проезд токораздела не окажет никакого влияния на работу тяговых двигателей.

Если установка контроллера машиниста в тормозное положение произошла в момент прохождения вагоном неперекрываемого токораздела, то тяговые двигатели не перейдут в режим электрического торможения до тех пор, пока на токоприёмниках вагона не появится высокое напряжение.

При включении электротормоза и отсутствии высокого напряжения в контактном рельсе электрического торможения не будет совсем. В этом случае на вагонах состава блоки управления вагоном включат замещение электротормоза, в зависимости от положения контроллера машиниста.

Переход из тяги в выбег

При установке контроллера машиниста в позицию «Выбег» в соответствии с сигналами БУВ блок управления приводом производит быстрое снижение тока двигателей с последующим снятием управляющих импульсов с силовых транзисторов МСИ. Выключение производится по специальному алгоритму, обеспечивающему эффективное снижение остаточных э.д.с. двигателей с целью возможности быстрого перехода в любой другой режим. Линейный контактор остается включенным.

Режим тяги с выбега

В этом режиме вводится дополнительная функция - ограничение темпа нарастания сигнала задания напряжения на двигателях до значения, соответствующего текущей скорости движения вагона. Такой алгоритм входа в тягу призван обеспечить плавное, без рывков нарастание реализуемой мощности двигателей, особенно на высоких скоростях движения поезда.

Резервное управление

Резервное управление осуществляется только в режиме тяги и независимо от команд управления БУВ. В общем случае блок управления вагоном не участвует в работе тягового привода. После установки резервного контроллера реверса в положение «Вперед» или «Назад» привод готов к отработке команд управления тягой по резервному управлению от кнопок «Ход 1» и «Ход 2».

Режим электрического торможения

Вход и работа привода в тормозном режиме

Если рекуперация отключена, линейный контактор размыкается, отключая тяговый привод от сети. За счет работы двигателей в генераторном режиме напряжение на конденсаторе Сф возрастает до величины 950 В, после чего в работу вступает тормозной чоппер, рассеивая генерируемую энергию в тормозном резисторе. Начиная со скорости движения вагона 15 км/ч до скорости 5 км/ч заданное значение напряжения на конденсаторе фильтра линейно снижается до 600 В для улучшения формы фазных токов двигателей. При достижении минимальной скорости электрического торможения (5 км/час) тяговый привод автоматически выключается. При этом снимаются импульсы управления с транзистора чоппера и транзисторов силового инвертора, происходит заряд конденсатора фильтра до напряжения сети через зарядный контактор и последующее включение линейного контактора.

При движении вагона на высоких скоростях (более 45 км/ч) напряжение асинхронных генераторов задается постоянным и максимально допустимым для двигателей – 650 В. При снижении скорости вагона, когда поддержать такое значение напряжения невозможно, БУТП регулирует напряжение генераторов, поддерживая постоянное значение потока статора в функции заданной уставки тока.

При торможении с максимальной скорости с заданным машинистом максимальным тормозным током двигателей («Тормоз 3», полная загрузка вагона) система регулирования начиная со скорости 55 км/ч автоматически линейно снижает величину тока задания до 260 А в точке 20 км/ч.

Регулирование тока статора ТАД в тормозном режиме осуществляется силовым инвертором путем изменения скважности ШИМ управления транзисторами. Предусмотрены три тормозные позиции «Тормоз 1», «Тормоз 2», «Тормоз 3», которые в процентном отношении составляют соответственно 40, 65, 100% от максимального тока на один двигатель. Каждая уставка тока автоматически корректируется в соответствии с загрузкой вагона по сигналам БУВ.

При истощении электрического торможения в зоне низких скоростей или при отказах в цепях электрического тормоза происходит автоматическое замещение электрического торможения пневматическим.

Переход из торможения в выбег

При установке контроллера машиниста в позицию «Выбег» в соответствии с сигналами БУВ блок управления приводом производит быстрое снижение тока двигателей с последующим снятием управляющих импульсов с транзистора чоппера и силовых транзисторов МСИ. Выключение производится по специальному алгоритму, обеспечивающему эффективное снижение остаточных э.д.с. двигателей с целью возможности быстрого перехода в любой другой режим. После выключения МСИ происходит заряд конденсатора фильтра до напряжения сети через зарядный контактор и последующее включение линейного контактора.

Защиты силовых цепей тягового привода

Основными аварийными режимами тягового привода являются:

• срыв в работе регуляторов тока и напряжения из-за сбоев в системе управления или в условиях плохого токосъема энергии с контактного рельса;

• замыкание на корпус одной из точек силовой цепи из-за нарушения или пробоя изоляции;

• выход из строя транзистора силового инвертора.

Во всех случаях в силовых цепях привода могут возникать аварийные сверхтоки, приводящие к повреждению электрооборудования.

Задачей устройств защиты является быстродействующее выключение силовой цепи для ограничения развития аварийных сверхтоков на уровне, не приводящем к выходу из строя силовых полупроводниковых приборов тягового привода.

В качестве основного аппарата защиты в тяговом приводе используется выключатель быстродействующий QF1 типа ВБ-630 с уставкой максимальной токовой защиты – 1500 А. ВБ отключает токи короткого замыкания в силовых цепях привода в режиме тяги и рекуперативного торможения.

Дополнительно в своем составе тяговый привод содержит устройства электронной защиты:

• защита от перегрузки по току в сети питания;

• защита от перенапряжений в контактной сети;

• защита от перегрузки инвертора по выходному току;

• защита от замыканий силовых цепей на землю;

• защита от перегрева инвертора и тормозного реостата.

Электронная защита предназначена для предотвращения развития аварийных токов и напряжений в силовой цепи привода в нештатных режимах работы на уровне, когда контролируемые параметры превосходят рабочие значения, но еще не достигли уставок аппаратной защиты.

При срабатывании любой из защит БУТП выключает силовой инвертор тягового привода, снимая импульсы управления транзисторами МСИ.

При перенапряжении в контактной сети первый уровень электронной защиты в любом режиме работы привода включает чоппер тормозного резистора, если рост напряжения не прекращается, то второй уровень электронной защиты принудительно выключает ВБ по цепи управления.

Дифференциальная защита работает только в режиме тяги и также сопровождается принудительным выключением ВБ.

Если срабатывание ВБ произойдет 3 раз в течение 5 минут, то тяговый привод считается неисправным. При этом блок управления запрещает дальнейшие включения привода. Его включение можно осуществить только снятием и повторной подачей питания 80 В на контейнер тягового инвертора.

Защита от перегрева инвертора включается, когда температура на радиаторе охлаждения модуля силового инвертора превысит 85оС. Выключение этого вида защиты происходит при понижении температуры до 70оС.

Защита от перегрева тормозного реостата включается при поступлении с блока питания вентилятора БПВ в БУТП сигнала о неисправности вентилятора охлаждения тормозного реостата. При этом блок управления запрещает режим электрического торможения тяговым приводом. Если срабатывание этого вида защит произойдет 12 раз в течение 5 минут, то тяговый привод считается неисправным. При этом блок управления запрещает дальнейшие включения привода. Его включение можно осуществить только снятием и повторной подачей питания 80 В на контейнер тягового инвертора.

При срабатывании любого вида электронной защиты информация об ее срабатывании запоминается. По истечении времени 4 сек, БУТП автоматически сбрасывает систему электронной защиты и переводит привод в текущий рабочий режим, в том числе включая ВБ.

Защита от буксования и юза

Работа устройства защиты от буксования и юза разбивается на три этапа:

• своевременное выявление процесса буксования или юза;

• быстрое вмешательство в процесс регулирования с целью снижения задания силы тяги и частоты вращения колесной пары путем уменьшения токов двигателей без изменения режима работы привода.

• восстановление тяги (торможения) после прекращения буксования (юза) с более медленным темпом нарастания тока ТАД до заданного значения.

Для быстрого выявления склонности колесной пары к буксованию нужно знать частоту вращения колесной пары и линейную скорость вагона. Тогда на основании сравнения частот вращения каждой колесной пары с линейной скоростью вагона можно определить моменты начала и окончания процессов буксования или юза. В БУТП линейная скорость вагона определяется с помощью математического моделирования. Исходной информацией для вычисления линейной скорости вагона являются сигналы частоты вращения роторов 4-х тяговых двигателей вагона.

При выходе скорости колесной пары за допустимые линейной скоростью пределы формируется сигнал защиты, который является командой на автоматическое снижение уставки задания тока привода. После прекращения буксования или юза система защиты с более медленным темпом восстанавливает заданное значение тяговой или тормозной уставки тока.

Описание и работа составных частей

Контейнер тягового инвертора

Контейнер тягового инвертора предназначен для питания четырех тяговых асинхронных двигателей (ТАД) вагона в режиме тяги и управления ТАД в режиме следящего рекуперативного и реостатного электрического торможения.

Основные технические характеристики контейнера тягового инвертора приведены в таблице 10.

Таблица 10

№ п.п.	Наименование параметра	Значение параметра
1	Напряжение питания силовой цепи постоянного тока, В:
	номинальное	750
	максимальное	975
	минимальное	550
2	Выходное напряжение длительное (среднеквадратичное значение при номинальном входном напряжении 750В), В	от 0 до 530
3	Частота коммутаций ШИМ инвертора, Гц	2400
4	Частота коммутаций ШИМ тормозного чоппера, Гц	1200
5	Частота выходного 3-х фазного напряжения питания двигателей, Гц	от 1 до 120
6	Номинальная мощность, кВт	800
7	Номинальное напряжение цепей управления, В	75
8	Диапазон напряжения цепей управления, В	от 52 до 85
9	Потребляемая мощность цепей управления, Вт	300
10	Номинальные выходные параметры блока питания вентиляторов:	3 фазы, 220 В, 50 Гц, 2 канала мощностью 1,5 кВт
11	Масса, кг, не более	1300
12	Габаритные размеры, мм	3600 x 2100 x 670

Состав контейнера

Контейнер тягового инвертора включает в себя все оборудование 3-х фазного частотно-регулируемого асинхронного тягового привода вагона метрополитена за исключением дросселя сетевого фильтра, тормозного реостата и тяговых двигателей:

• модуль силового инвертора напряжения (МСИ);

• вентилятор охлаждения МСИ (ВИ);

• блок управления тяговым приводом (БУТП);

• выключатель быстродействующий (ВБ);

• линейный контактор (ЛК);

• зарядный контактор (ЗК);

• зарядный резистор (Rз);

• разрядный резистор (Rр);

• варистор (Rогр.1)

• датчики тока и напряжения (ДТ, ДН);

• панель промежуточных реле (ПР);

• источник питания контейнера (ИПК);

• блок питания вентиляторов (БПВ);

• конденсатор сетевого фильтра (Сф);

• промежуточный дроссель (ПД).

Общие сведения о конструкции

Корпус контейнера представляет собой металлическую сварную конструкцию из нескольких секций. Секции контейнера разбиты на отсеки для того, чтобы отделить силовое оборудование от аппаратуры управления и для соответствия требованиям электромагнитной совместимости. Доступ к оборудованию, размещенному в отсеках возможен через их крышки, закреплённые болтами. Для обеспечения требований электробезопасности на крышки нанесены соответствующие предупредительные знаки и надписи.

Отсеки контейнера показаны на рисунке 108.

Рисунок 108

Размещение электрооборудования по отсекам контейнера приведено в таблице 11.

Таблица 11

1	Отсек контакторов	Линейный контактор ЛК; Зарядный контактор ЗК; Предохранитель блока питания вентиляторов.
2	Отсек дифференциальной защиты	Датчики входного и обратного тока в цепи силового питания контейнера.
3	Отсек вторичного электропитания	Источник вторичного электропитания цепей управления контейнера ИПК; Панель промежуточных реле.
4	Отсек блока управления тяговым приводом	Блок управления тяговым электроприводом БУТП.
5	Отсек датчиков тока и напряжения	Датчики выходных фазных токов и линейных напряжений силового инвертора.
6	Отсек МСИ	Модуль силового инвертора; Конденсатор силового фильтра;
7	Отсек БПВ	Блок питания вентиляторов.
8	Отсек ПД	Промежуточный дроссель; Датчик напряжения на конденсаторе сетевого фильтра.
9	Отсек ВБ	Быстродействующий выключатель
10	Отсек центральный	Силовые шины и кабели высоковольтных узлов.

Отсек ВБ (9), снабжен вентиляционной решеткой для доступа воздуха. Остальные отсеки выполнены со степенью защиты – IP54 и являются непроницаемыми для попадания внутрь корпуса влаги и пыли. Герметизация отсеков достигается использованием специальных уплотнений под крышками отсеков.

Силовой электромонтаж внутри контейнера выполнен с помощью медных шин и кабелей. Силовые шины установлены в контейнере на высоковольтных изоляторах. Наконечники на кабели для крепления к шинам установлены методом обжимки специальным инструментом.

Провода управления соединяются посредством специальных разъемов, наконечников и зажимов.

Внешние силовые провода: питания, дросселя сетевого фильтра и тормозного реостата поступают в контейнер через уплотнительные кабельные вводы, расположенные на торце центрального отсека (10) и торце отсека ВБ (9). Внешние силовые соединения с тяговыми электродвигателями поступают в контейнер через уплотнительные кабельные вводы, расположенные на торце отсека датчиков тока и напряжения (5).

Прочее оборудование и провода управления подсоединяются к пяти круглым разъёмам типа ШР отсека БУТП (4).

Контейнер крепится к раме вагона при помощи 12-ти болтов М16.

Размещение электрооборудования в отсеках контейнера

Отсек контакторов

В этом отсеке (рисунок 109) расположены линейный контактор ЛК (1), зарядный контактор конденсатора сетевого фильтра ЗК (2) и предохранитель блока питания вентиляторов (3)

Линейный контактор крепится в отсеке за свои токоведущие шины главной цепи на двух токоведущих шинах отсека (4). Шины (4) установлены на двух вертикальных балках на изоляторах.

Зарядный контактор и предохранитель расположены на крепёжной панели (5).

Доступ к оборудованию производится через крышку отсека контейнера, закреплённую при помощи 8 болтов М8.

1

2

4

5

3

Рисунок 109

Снаружи на боковой стенки отсека расположен зарядный резистор конденсатора сетевого фильтра. Резистор закрыт вентиляционным кожухом, который обеспечивают естественную вентиляцию резистора.

Отсек дифференциальной защиты

В этом отсеке (рисунок 110) расположены два датчика линейного тока (ДТId1) и (ДТId2), которые измеряют прямой (Id1) и обратный (Id2) ток тягового привода. Датчик прямого тока (1) и датчик обратного тока (2) установлены на четырех изоляторах (3), прикрученных к поддерживающим кронштейнам на днище отсека.

Доступ к датчикам производится через крышку отсека контейнера, закреплённую при помощи 8 болтов М8.

2

3

1

Рисунок 110

Отсек вторичного электропитания

2

3

1

3

Рисунок 111

В этом отсеке (рисунок 111) расположены источник вторичного электропитания цепей управления контейнера ИПК (1) и панель промежуточных реле ПР (2).

Источник питания за боковые вылеты основания прикручен четырьмя болтами к поддерживающим кронштейнам на днище отсека.

Панель реле крепится через 4 отверстия болтами к резьбовым бонкам на задней стенке отсека.

Отсек блока управления тяговым приводом

1

3

2

3

2

3

Рисунок 112

В этом отсеке (рисунок 112) расположены блок управления тяговым приводом БУТП (1) и тумблер выключения питания блока «+24 В».

Блок управления (1) крепится к несущей раме четырьмя болтами М6 (2), по углам каркаса блока. Тумблер крепится на скобу, расположенную на левой боковой стенке внутри отсека.

Доступ к блоку управления производится через крышку отсека контейнера, закреплённую при помощи 8 болтов М8.

Отсек датчиков тока и напряжения

1

3

2

3

5

3

6

3

3

3

4

3

Рисунок 113

В этом отсеке (рисунки 113-115)расположены два одинаковых датчика выходных фазных токов инвертора: ДТа - (1) и ДТb - (2) и два одинаковых датчика линейных напряжений: ДНUab - (3) и ДНUca - (4).

Два датчика тока крепятся на поддерживающие скобы на днище отсека при помощи изоляторов. Два датчика напряжения установлены на скобе, расположенной в верхней части отсека.

В отсеке датчиков (с выходом наружу) размещена ответная часть соединителя для подсоединения кабеля питания двигателя вентилятора МСИ (5) и клемма его заземления (6).

Отсек датчиков тока и напряжения так же играет роль клеммной коробки для подключения внешних кабелей питания тяговых двигателей. Вход кабелей в отсек осуществляется через кабельные вводы, установленные на съемной крышке (7) боковой стенки отсека. Под крышкой с кабельными вводами установлена крышка технологического люка (8), для облегчения доступа к шинам при присоединении внешних проводов питания двигателей.

7

3

8

3

Рисунок 114

9

3

Рисунок 115

Подсоединение 12 проводов четырех двигателей вагона осуществляется на трех П-образных шинах (9), установленных на конце шинных соединений отсека.

Доступ к оборудованию отсека датчиков тока и напряжения производится через крышку отсека контейнера и крышку технологического люка, закрепленных при помощи болтов.

Отсек модуля силового инвертора

Рисунок 116

В этом отсеке (рисунки 116-117) расположены два конденсатора сетевого фильтра Сф (1) и модуль силового инвертора МСИ (2). Два конденсатора расположены друг за другом и полностью зафиксированы скобами и амортизационными пластинами. Доступ к выводам конденсаторов (1) возможен через отсек промежуточного дросселя и центральный отсек.

Модуль силового инвертора устанавливается в отсеке под конденсаторами и БПВ. Торцы его закреплёны при помощи скоб. Скобы имеют ролики для удобства извлечения и установки модуля.

1

2

Рисунок 117

В нижней части модуля сделан воздушный канал, который позволяют воздуху, продуваемому вентилятором, обдувать радиатор модуля. После этого воздух поступает в воздуховод в нижней части стенки между отсеком модуля и отсеком промежуточного дросселя. Доступ к выводам модуля (2) возможен через отсек промежуточного дросселя и центральный отсек.

Доступ к оборудованию отсека производится через крышку отсека контейнера, закреплённую при помощи болтов.

Вентилятор МСИ

Вентилятор МСИ (рисунки 118, 119) крепится своим фланцем выходного сопла к фланцу наружного воздуховода контейнера тягового инвертора. На рисунке показан общий вид торцевой стенки отсека МСИ, где (1) - фланец наружного воздуховода контейнера, (2) – клемма заземления контейнера, (3) – маркировочная табличка контейнера, (4) - соединитель для подключения проводов питания и заземления двигателя вентилятора.

1

2

3

4

Рисунок 118

Рисунок 119

Отсек БПВ

Отсек блока питания вентиляторов представляет собой нишу, куда вставляется БПВ. Охладитель блока одновременно обеспечивает крепление БПВ в отсеке и герметизацию отсека.

Отсек промежуточного дросселя

В этом отсеке (рисунок 120) расположен промежуточный дроссель фильтра (1) и датчик линейного напряжения ДНUc (2), который измеряет напряжение Uc на конденсаторе сетевого фильтра тягового привода.

Дроссель крепится к днищу отсека при помощи двух крепёжных пластин (3). Датчик напряжения установлен на скобе (4), расположенной в верхней части отсека.

Доступ к оборудованию производится через крышку отсека, закреплённую при помощи болтов.

1

3

4

2

Рисунок 120

Отсек выключателя быстродействующего

1

3

2

Рисунок 121

Узел выключателя (рисунок 121) имеет металлический каркас (1), который крепится к днищу отсека и кронштейну (2) в верхней части отсека болтами. На боковой стенке отсека расположена панель разрядного резистора конденсатора сетевого фильтра (3).

Снаружи резисторная сборка (рисунок 122) закрыта вентиляционным кожухом (4), который обеспечивают естественную вентиляцию резистора.

5

4

Рисунок 122

Имеется внешняя уплотнительная прокладка (5) с кабельным вводом для кабеля высокого напряжения контактной сети.

Доступ к оборудованию производится через крышку отсека контейнера, закреплённую при помощи болтов. В крышке имеется вентиляционная вставка, которая позволяет рассеиваться ионизированным газам, образующимся при работе быстродействующего выключателя. Поскольку отсек является условно «грязным», он закрыт от других отсеков контейнера. Электрические соединения с другим оборудованием по силовым цепям сделаны через кабельные вводы, по цепям управления через разъём.

Центральный отсек

В центральном отсеке (рисунок 123) расположен защитный варистор, а также шины и силовые кабели высоковольтных узлов.

Шины крепятся к верхней крышке отсека к поддерживающим кронштейнам через изоляторы.

Две крышки, крепящиеся болтами и расположенные в днище корпуса, обеспечивают доступ в центральный отсек, который, в свою очередь, обеспечивает доступ в задние части других отсеков. Уплотнительная прокладка (1) с кабельными вводами в задней части отсека обеспечивает герметичность электрических соединений с дросселем сетевого фильтра, тормозным резистором и главным разъединителем вагона.

1

Рисунок 123

Модуль силового инвертора

Модуль силового инвертора (МСИ) преобразует входное напряжение контактной сети постоянного тока в 3-фазное напряжение переменного тока для питания 4-х асинхронных тяговых двигателей вагона, включенных параллельно. В состав МСИ так же входит чоппер тормозного реостата тягового привода.

Основные технические характеристики МСИ приведены в таблице 12.

Таблица 12

№ п.п.	Наименование параметра	Значение параметра
1	Напряжение питания силовой цепи постоянного тока, В:
	номинальное	750
	максимальное	975
	минимальное	550
2	Выходное напряжение длительное (среднеквадратичное значение при номинальном входном напряжении 750В), В	от 0 до 530
3	Частота коммутаций ШИМ инвертора, Гц	2400
4	Частота коммутаций ШИМ тормозного чоппера, Гц	1200
5	Частота выходного 3-х фазного напряжения питания двигателей, Гц	от 1 до 120
6	Номинальная мощность, кВт	800
7	Напряжение цепей управления, В	155%
8	Масса, кг, не более	250
9	Габаритные размеры, мм	1264 x 760 x 328

Конструкция модуля силового инвертора

Трёхфазный инвертор (рисунок 124) состоит из пятнадцати (3 ветви по 5 штук) IGBT-модулей (полумост – 1700 В, 800 А), соединённых параллельно. Реостатный чоппер состоит из пяти IGBT-модулей (полумост - 1700 В, 800 А), так же соединённых параллельно.

Каждый IGBT модуль включает в себя по два транзистора и обратных диода. В чоппере нижний транзистор полумоста в работе не используется. Все IGBT транзисторы установлены на охладителе с принудительной вентиляцией. На охладителе также установлены три термостата, контролирующие его температуру. Термостаты соединены последовательно.

Модуль инвертора содержит электронное оборудование, установленное на основании охладителя (1). Обратная поверхность охладителя снабжена ребрами для эффективного отвода тепла с поверхности основания.

По обеим сторонам основания охладителя расположены угловые крепления (2), при помощи которых модуль закреплён внутри блока тягового инвертора. Крепления снабжены роликами (3), которые упрощают процесс изъятия модуля из отсека контейнера.

10

9

8

5

4

3

2

1

7

6

11

Рисунок 124

Ребра охладителя забраны в металлический кожух (4), который образует вентиляционный канал для воздушного принудительного охлаждения. Модуль устанавливается в контейнер таким образом, что вентиляционный канал МСИ через резиновое уплотнение (5) стыкуется с воздушным каналом вентилятора охлаждения.

Модуль инвертора имеет низковольтный разъем (6) (цепи управления). Подключение силовых цепей постоянного и переменного тока осуществляется через шины (7). Кабели присоединяются к шинам при помощи двухболтового крепления, установленного на шинах.

Конструкция силового инвертора

IGBT – модули имеют изолированное основание и поэтому установлены прямо на заземлённом охладителе через специальную теплопроводящую пасту. Два изолированных друг от друга токоотвода (сборная расщепленная шина) соединяют силовые транзисторы между собой по входному напряжению. Пятнадцать конденсаторов расположены в три ряда по пять штук в каждом. Каждый конденсатор подключен непосредственно к расщеплённой шине и зафиксирован стеклотекстолитовыми держателями.

В пазы держателей с лицевой стороны МСИ вставлены три печатные платы драйверов управления силовыми транзисторами (8). Каждая плата имеет два канала и управляет верхними и нижними транзисторами одной фазы инвертора.

Платы интерфейса затворов транзисторов установлены непосредственно на IGBT – модулях и находятся под токоотводами.

Плата драйвера управления транзисторами чоппера тормозного реостата установлена на стеклотекстолитовом держателе силовых шин.

Работа инвертора

Управление силовым инвертором осуществляется блоком БУТП, который формирует импульсы управления транзисторами МСИ. С выхода БУТП управляющие импульсы поступают на платы драйверов силовых транзисторов. При передаче импульса управления к транзистору драйвер обеспечивает гальваническую развязку цепей и формирует специальные траектории отпирания и запирания транзисторов инвертора, а также необходимые для этого полярности напряжения на затворах транзисторов. Управление силовым инвертором осуществляется по методу широтно-импульсной модуляции. В приводе использован алгоритм векторной ШИМ, что обеспечивает высокую степень использования напряжения звена постоянного тока и минимизацию динамических потерь в инверторе.

Промежуточный дроссель

Промежуточный дроссель фильтра Lп представляет собой низкоиндуктивный 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 фильтра, изолирующими вставками контактной сети или размыканием ВБ.

Основные технические характеристики промежуточного дросселя приведены в таблице 13.

Таблица 13

№ п.п.	Наименование параметра	Значение параметра
1	Описание:	Дроссель без сердечника с естественным охлаждением
2	Номинальный постоянный ток, А	1000
3	Минимальная температура окружающего воздуха, °C	минус 40
4	Максимальная температура окружающего воздуха, °C	70
5	Относительная влажность при 20 0С, %, не более	98
6	Степень защиты:	IP00
7	Габариты, мм	680 x 350 x 200
8	Масса, кг	20

Конструкция дросселя

4

3

2

1

5

Рисунок 125

Дроссель (рисунок 125) представляет собой низкоиндуктивную катушку (1), навитую силовым кабелем в отверстия электроизоляционной стеклотекстолитовой несущей панели (2). На концы катушки напрессованы наконечники (3) для подключения дросселя. К несущей панели через четыре шпильки М12 прикручены две стальные пластины (4), которые через четыре крепежных отверстия (5) фиксируют дроссель в отсеке контейнера.

Работа дросселя

Промежуточный дроссель Lп является частью звена постоянного тока, включённого между конденсатором главного фильтра Сф и конденсатором модуля силового инвертора Си. Промежуточный дроссель фильтра сглаживает колебания тока, которые могут возникать между указанными конденсаторами. Колебания тока могут быть вызваны зарядкой конденсатора фильтра, проездом изолирующих вставок и размыканием быстродействующего выключателя.

Конденсатор сетевого фильтра

Конденсатор сетевого фильтра служит малоиндуктивным источником напряжения для силового инвертора и реостатного тормозного чоппера.

Основные технические характеристики конденсатора приведены в таблице 14.

Таблица 14

№ п.п.	Наименование параметра	Значение параметра
1	Тип конденсатора:	В25650-С9169-К004
2	Описание:	конденсатор фильтра
3	Номинальная емкость, мкф	1600010%
4	Номинальное напряжение постоянного тока, В	950
5	Броски напряжения постоянного тока до, В	1300
6	Индуктивность, нГн	100
7	Габариты, мм	730 x 340 x 170
8	Масса, кг	44

Конструкция конденсатора

Контейнер тягового инвертора содержит два конденсатора фильтра (Сф1 и Сф2). Конденсаторы соединены параллельно.

Каждый конденсатор (рисунок 126) состоит из пачки плоских, металлизированных полипропиленовых обкладок, заключённых в стальной прямоугольный корпус. Обкладки соединены в параллель с помощью тонких металлических пластин.

3

1

2

Рисунок 126

Конденсатор снабжён предохранительными вставками, а обкладки разделены на сегменты для предотвращения возгорания при электрических перегрузках и перегреве. Металлизированные полипропиленовые обкладки являются самовосстанавливающимися.

Конденсатор не содержит жидкостей.

Внешние электрические соединения производятся к четырем клеммам М16 (1). Также конденсатор имеет клемму заземления М8 (2).

Конденсатор является неразъёмным устройством, которое не содержит ремонтопригодных или заменяемых деталей.

Работа конденсатора

Конденсатор совместно с дросселем составляют LC-фильтр низких частот. Эта цепочка уменьшает колебания тока, создаваемые инвертором и тем самым уменьшают помехи, передающиеся в сеть. Фильтр также защищает тяговое оборудование от бросков напряжения в контактной сети.

Разрядный резистор конденсатора фильтра (Rр) обеспечивает разряд конденсатора перед проведением работ.

Датчик тока

Датчик тока предназначен для формирования электрических сигналов, пропорциональных измеряемому току, и передаче этих сигналов в блок управления тягового привода в качестве сигналов обратных связей для управления модулем силового инвертора и защиты тягового привода от перегрузок.

В контейнере тягового инвертора расположены четыре датчика тока (ДТ):

• датчики линейного тока (ДТId1) и (ДТId2) измеряют прямой (Id1) и обратный (Id2) ток тягового привода;

• датчики фазного тока (ДТа) и (ДТb) измеряют ток в фазах А (Ia) и В (Ib) на выходе силового инвертора.

Основные технические характеристики датчика тока приведены в таблице 15.

Таблица 15

№ п.п.	Наименование параметра	Значение параметра
1	Тип датчика:	LT 2005-T/SP8
2	Описание:	Преобразователь тока на эффекте Холла
3	Диапазон измеряемого первичного тока, А	от 0 до 2000
4	Коэффициент преобразования	1:5000
5	Номинальный ток вторичной обмотки, mA	400
6	Общая точность при температуре 250С, %	0,2
7	Коэффициент линейности, %	 0,1
8	Напряжение питания, В	245%
9	Рабочая температура, °С	от минус 40 до 70
10	Габариты, мм	240 x 152 x 150
11	Масса, кг	3

Конструкция датчика

Датчик тока (рисунок 127) состоит из преобразователя тока (1), первичной силовой шины (2) и крепежных накладок (3), которые фиксируют преобразователь на силовой шине с помощью двух болтов.

Преобразователь тока является неразъёмным устройством, которое не содержит ремонтопригодных или заменяемых деталей.

Силовые кабели подключаются к шине, проходящей через центр датчика. Провода управления крепятся к четырём клеммам М5.

3

2

1

Рисунок 127

Работа датчика

Датчик тока представляет собой измерительный преобразователь, основанный на эффекте Холла. Датчик имеет гальваническую развязку между первичной (силовой) и вторичной (управляющей) цепями. С выхода датчика снимается ток, величина которого прямо пропорциональна величине тока, текущего в первичной цепи.

Датчик напряжения

Датчик напряжения предназначен для формирования электрических сигналов, пропорциональных измеряемому напряжению, и передаче этих сигналов в блок управления тягового привода в качестве сигналов обратных связей для управления модулем силового инвертора и защиты тягового привода от перегрузок.

В контейнере тягового инвертора расположены три датчика напряжения (ДН):

• датчик линейного напряжения (ДНUc) измеряет напряжение Uc на конденсаторе сетевого фильтра тягового привода;

• датчики линейного напряжения ДНUab и ДНUca на выходе модуля силового инвертора.

Основные технические характеристики датчика напряжения приведены в таблице 16.

Таблица 16

№ п.п.	Наименование параметра	Значение параметра
1	Тип датчика:	LV 100-2000/SP6
2	Описание:	Преобразователь напряжения на эффекте Холла
3	Номинальное напряжение первичной цепи, В	2000
4	Номинальный первичный ток, mA	5
5	Номинальный выходной ток, mA	50
6	Коэффициент преобразования V/mA	2000/50
7	Общая точность при температуре 250С, %	0,7
8	Коэффициент линейности, %	 0,1
9	Напряжение питания, В	24 5%
10	Рабочая температура, 0С	от минус 40 до 70
11	Габариты, мм	166 x 89 x 62
12	Масса, кг	0,85

Конструкция датчика

Датчик напряжения (рисунок 128) является неразъёмным устройством, которое не содержит ремонтопригодных или заменяемых деталей. Резистор первичной обмотки расположен в корпусе датчика. Силовые кабели, провода управления и провода заземления подключаются к семи клеммам М5. Также на корпусе есть два отверстия М6 для крепления датчика.

Рисунок 128

Работа датчика

Датчик напряжения представляет собой измерительный преобразователь, основанный на эффекте Холла. Датчик имеет гальваническую развязку между первичной (силовой) и вторичной (управляющей) цепями. С выхода датчика снимается ток, величина которого прямо пропорциональна величине напряжения, приложенного к первичной цепи.

Выключатель быстродействующий

Выключатель быстродействующий ВБ-630/1 (далее по тексту – выключатель) предназначен для защиты электрооборудования вагонов метрополитена от токов короткого замыкания.

Основные технические характеристики выключателя приведены в таблице 17.

Таблица 17

№ п.п.	Наименование параметра	Значение параметра
1	Тип:	ВБ-630/1
2	Описание:	Однополюсный выключатель
	Характеристики главной цепи:
3	Номинальное напряжение постоянного тока, В	750
4	Максимальное напряжение на контактах, В	3900
5	Номинальный ток, А	630
6	Ток отсечки, А	1500 10%
7	Коммутационная износостойкость при номинальном напряжении, L=15 мГн, токе 630 А, циклов включения отключения, не менее	5000
8	Механическая износостойкость, циклов, не менее	16000
	Управляющие и вспомогательные цепи
9	Номинальное напряжение цепи управления, В	75
10	Диапазон изменения напряжения управления, В	от 52,5 до 82,5
	Вспомогательные контакты	2 нормально разомкнутых, 2 нормально замкнутых.
11	Номинальное напряжение постоянного тока, В	75
12	Диапазон изменения напряжения, В	от 52,5 до 82,5
13	Максимальный ток, при  =0,05 с, А	0,5
14	Рабочая температура, 0С	от минус 40 до 70
15	Габариты, мм	635 x 407 x 528
16	Масса, кг	80

Конструкция выключателя

Выключатель (рисунок 129) представляет собой серийный быстродействующий выключатель ВБ-630 (1), который закреплен в стальном сварном каркасе (2) четырьмя болтами М8 (3) и двумя поддерживающими изолированными шпильками (4). Два круглых соединителя типа 2РМ (5) служат для передачи сигналов управления выключателем и сигналов вспомогательных контактов ВБ. Подключение силовых внешних кабелей осуществляется к шинам (6, 7) выключателя.

В основании каркаса по углам расположены 4 отверстия, через которые узел крепится в отсеке контейнера 4 болтами М10. В верхней части каркаса расположены два профилированных отверстия через которые каркас крепится к кронштейну отсека двумя болтами М8.

1

2

3

4

5

6

7

3

Рисунок 129

Работа выключателя

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

Если в результате какой-либо неисправности (например, отказ ВБ) быстродействующий выключатель не включился, то блок управления тяговым электроприводом 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»).

При отключении быстродействующего выключателя ВБ в процессе работы привода по сигналу БУТП или по сигналу его собственной защиты от тока короткого замыкания блок управления БУТП автоматически производит повторное включение ВБ. 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».

При выключении ВБ линейный контактор выключается. Если напряжение на конденсаторе сетевого фильтра станет меньше 550 В включается зарядный контактор.

Линейный контактор

Линейный контактор ЛК представляет собой однополюсный электромагнитный контактор постоянного тока с естественным охлаждением. Он предназначен для изоляции тягового привода от контактной сети в случае возникновения неисправности или в штатном режиме при электрическом реостатном торможении без рекуперации энергии в контактную сеть.

Основные технические характеристики контактора приведены в таблице 18.

Таблица 18

№ п.п.	Наименование параметра	Значение параметра
1	Производитель: Тип:	Secheron BMS 15.08
2	Описание:	Однополюсный контактор постоянного тока с двумя блоками вспомогательных контактов
3	Номинальное напряжение постоянного тока, В	1500
4	Максимальное рабочее напряжение постоянного тока, В	1500
5	Максимальный рабочий постоянный ток, А	800
6	Номинальное напряжение цепи управления (Un), В	72
7	Диапазон возможного изменения напряжения цепей управления, В	от 50,5 до 90
8	Мощность включающей обмотки, Вт	28…32
9	Время размыкания, мс	75
10	Время замыкания, мс	100
	Вспомогательные контакты
11	Максимальное рабочее напряжение постоянного тока, В	110
12	Номинальный ток, А	1
13	Рабочая температура, 0С	от минус 40 до 40
14	Габариты, мм	82 x 383 x 375
15	Масса, кг	11,8

Конструкция контактора

Основная цепь (рисунок 130) включает верхний вывод (1), неподвижный контакт (2), подвижный контакт (3), опора подвижного контакта (4), гибкое соединение (5) и нижний вывод (6).

Управляющее устройство включает сердечник (7), катушку (8), магнитопровод (9) и замыкающий стержень (10).

Подвижный контакт регулируется управляющим механизмом с помощью изолирующего звена (рычага). Подвижной контакт установлен на пружинах во избежание колебаний и для правильного движения. Небольшие скользящие движения, когда контакты ослаблены, убирают слой грязи (пыли) или оксида, которые могут образоваться.

Дугогасительная камера (11) установлена к контактной группе и закреплена блокирующим рычагом. (12).

Для обеспечения надежного гашения дуги, дугогасящая камера оснащена парой катушек (13), которые проводят ток только во время размыкания.

Рисунок 130

Дугогасительные решетки в камере для деионизации выполняют следующие функции:

- снижение напряжения дуги;

- эффективное охлаждение дуги.

Вспомогательные контакты (15) могут быть нормально разомкнутыми и нормально замкнутыми в зависимости от того, как рабочие кулачки установлены.

Работа контактора

Срабатыванием линейного контактора управляет блок управления тяговым приводом.

Линейный контактор используется для изоляции 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 линейного контактора, сначала снимаются управляющие сигналы с транзисторов МСИ. Таким образом, контактору не требуется разрывать цепь под нагрузкой. Однако, при возникновении аварийной ситуации линейный контактор способен разорвать ток нагрузки.

Кроме того, линейный контактор ЛК является частью цепи предварительного заряда конденсатора сетевого фильтра. Перед замыканием линейного контактора на короткое время замыкается зарядный контактор ЗК, подсоединяя к источнику питания 750 В конденсатор фильтра через зарядный резистор Rз. После того, как конденсатор фильтра зарядился, замыкается линейный контактор, ЗК размыкается, исключая резистор Rз из силовой цепи, и тяговый инвертор получает питание через ЛК.

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

Зарядный контактор

Зарядный контактор (ЗК) предназначен для подключения к напряжению контактной сети зарядного сопротивления конденсатора сетевого фильтра с целью ограничения тока заряда конденсатора.

Основные технические характеристики контактора приведены в таблице 19.

Таблица 19

№ п.п.	Наименование параметра	Значение параметра
1	Производитель: Тип:	ЧЭАЗ (г. Чебоксары) МК1-20М
2	Описание:	Двухполюсный контактор постоянного тока с двумя группами вспомогательных контактов.
3	Номинальное напряжение, В	1000
4	Номинальный ток, А	20
5	Ток в режиме номинальной коммутационной способности при напряжении 1000 В и постоянной времени нагрузки 10 мс, А	10
6	Номинальное напряжение постоянного тока катушки управления, В	75
7	Мощность срабатывания катушки, Вт	45
8	Время включения контактора, с	0,08
9	Время выключения контактора, с	0,07
10	Номинальное напряжение постоянного тока вспомогательных контактов, В	110
11	Отключаемый постоянный ток вспомогательных контактов при напряжении 110 В и постоянной времени нагрузки 50 мс, А	1,25
12	Количество вспомогательных контактов	2 группы с 1 нормально разомкнутым и 1 нормально замкнутым контактом
13	Диапазон рабочих температур, оС	от минус 60 до 40
14	Относительная влажность при 25 оС, %	98
15	Степень защиты, IP	00
16	Габариты, мм	138 x 182 x 195
17	Масса, кг	4

Конструкция контактора

2

1

3

4

5

6

Рисунок 131

Контактор (рисунок 131) является устройством, управляемым электромагнитным полем. Он снабжён двойной размыкающей цепью.

Конструкция контактора моноблочная. Все элементы конструкции собираются на скобе (1).

Контактор состоит из следующих элементов:

• Якорь (2).

• Катушка (3). Управляющая катушка состоит из двух последовательно включенных одинаковых катушек.

• Система контактов вспомогательной цепи (4).

• Система контактов главной цепи с дугогасительными камерами (5).

• Параллельно катушке контактора подключен обратный диод, расположенный за контактором.

Работа контактора

Зарядный контактор подключает подводимое напряжение 750 В контактной сети через зарядный резистор к тяговому инвертору для заряда конденсатора сетевого фильтра.

Контактором управляет блок управления тяговым приводом, включая его через промежуточное реле на панели реле. При замыкании быстродействующего выключателя начинается процесс заряда конденсатора сетевого фильтра. Нормально разомкнутые контакты главной цепи контактора на короткое время замыкаются, подключая конденсатор к напряжению 750 В через резистор заряда конденсатора Rз. После того, как конденсатор зарядился, замыкается линейный контактор ЛК. Зарядный контактор размыкается, и тяговый инвертор получает питание через линейный контактор. Таким образом, зарядный контактор замыкается под нагрузкой и размыкается без нагрузки, когда зарядный резистор и контактор зашунтированы линейным контактором.

Зарядный резистор

Зарядный резистор предназначен для ограничения тока заряда конденсатора сетевого фильтра.

Основные технические характеристики зарядного резистора приведены в таблице 20.

Таблица 20

№ п.п.	Наименование параметра	Значение параметра
1	Тип резистивного элемента:	С5-40В-500 - 56 Ом±10% (4 шт.)
2	Описание:	Зарядный резистор конденсатора фильтра
3	Номинальное сопротивление при 200С, Ом	1410%
4	Номинальное напряжение питания постоянного тока, В	750
5	Максимальное напряжение питания постоянного тока, В	1000
6	Номинальная мощность, Вт	800
7	Степень защиты	IP20
9	Температура окружающей среды, 0С	от минус 40 до 40
10	Габариты, мм	500 х 240 х 210
11	Масса, кг	10

Конструкция зарядного резистора

Зарядный резистор (рисунки 132, 133) конденсатора фильтра состоит из четырех постоянных проволочных резисторов (1) типа С5-40В-500, включенных параллельно. Резисторы закреплены в двух алюминиевых кронштейнах (2), которые одновременно играют роль соединительных токопроводящих шин. Кронштейны закреплены на электроизоляционной стеклотекстолитовой плите (3). Зарядный резистор устанавливается снаружи отсека контакторов контейнера тягового инвертора и крепится на 6 болтов М8.

Резистор имеет естественное охлаждение и защищён защитным кожухом.

1

3

4

2

Рисунок 132

Рисунок 133

Кабели к резистору подводятся изнутри контейнера тягового инвертора через две клеммы (4) М6 резистора.

Работа резистора

При замыкании зарядного контактора конденсатора фильтра (ЗК) происходит начальный бросок тока из-за заряда конденсатора фильтра. Зарядный резистор конденсатора ограничивает этот ток.

При достижении напряжением фильтра заданной величины, с выдержкой времени 1 с на дозаряд, включается линейный контактор (ЛК), подключая силовой инвертор непосредственно к тяговой сети. При этом контактор ЗК размыкается, предотвращая протекание тягового тока через зарядный резистор, рассчитанный только на ток заряда конденсатора.

Разрядный резистор

Разрядный резистор конденсатора фильтра Rр обеспечивает безопасный разряд конденсатора фильтра перед проведением технического обслуживания.

Основные технические характеристики зарядного резистора приведены в таблице 21.

Таблица 21

№ п.п.	Наименование параметра	Значение параметра
1	Тип резистивного элемента:	С5-35В-160- 2,2 кОм ±10% -В (8 шт)
2	Описание:	Разрядный резистор конденсатора фильтра
3	Номинальное сопротивление при 200С, Ом	110010%
4	Номинальная мощность, Вт	600
5	Степень защиты	IP20
6	Температура окружающей среды, 0С	от минус 40 до 40
7	Габариты, мм	500 х 450 х 85
8	Масса, кг	8

Конструкция разрядного резистора

Разрядный резистор (рисунки 134, 135) конденсатора фильтра состоит из восьми постоянных проволочных резисторов типа С5-35, включенных по схеме, приведенной на рисунке. Каждый резистор закреплен в специальном металлокерамическом держателе установленном на стеклотекстолитовую электроизоляционную плиту.

Кабели к резистору подводятся изнутри контейнера тягового инвертора через четыре шпильки М6 (1).

1

Рисунок 134

Разрядный резистор устанавливается снаружи отсека ВБ контейнера и крепится 8 болтами М8. Резистор имеет естественное охлаждение и защищён защитным кожухом.

Рисунок 135

Рисунок 136

Схема соединений разрядного резистора

Работа разрядного резистора

Резисторная сборка используется в качестве постоянно подключённого разрядного резистора конденсатора фильтра. Резисторы обеспечивают разряд конденсатора сетевого фильтра (Сф) от номинального линейного напряжения 750 В постоянного тока до напряжения менее

50 В за 2 мин.

Предохранитель блока питания вентиляторов

Предохранитель блока питания вентиляторов защищает БПВ от бросков входного тока.

Основные технические характеристики предохранителя приведены в таблице 22.

Таблица 22

№ п.п.	Наименование параметра	Значение параметра
1	Тип предохранителя	ПП-29-26-1940-00У2
2	Описание:	Трубчатый предохранитель
3	Номинальный ток, А	31,5
4	Номинальное напряжение постоянного тока, В	750

Конструкция предохранителя

Предохранитель представляет собой трубчатый предохранитель, по краям которого расположены клеммы для крепления в защищенный пружинный держатель.

Рисунок 137. Общий вид предохранителя

Рисунок 138. Общий вид держателя с предохранителем

Работа предохранителя

Предохранитель блока питания вентиляторов включен в цепь между контактной сетью 750В и БПВ. Предохранитель защищает БПВ от бросков тока, которые могут происходить в контактной сети. Он также не позволяет блоку питания вентиляторов при неисправности потреблять слишком большой ток из сети.

Вентилятор модуля силового инвертора

Вентилятор инвертора предназначен для охлаждения радиатора модуля силового инвертора и представляет собой вентилятор осевого типа. Вентилятор крепится своим фланцем выходного сопла к фланцу наружного воздуховода контейнера тягового инвертора.

Основные технические характеристики вентилятора приведены в таблице 23.

Таблица 23

№ п.п.	Наименование параметра	Значение параметра
1	Описание:	Осевой вентилятор
2	Тип двигателя	А71В2 У2 220/380 В 50 Гц
3	Напряжение питания:	~3-фазы, 220 В, 50 Гц
4	Мощность, кВт	1.1
5	Рабочий ток, А	4
6	Номинальная скорость вращения, об/мин	2810
7	Тип крыльчатки	ВО 13-284 12/25 №4
8	Диаметр крыльчатки	400
9	Габариты, мм	480 x 370 x 480
10	Масса, кг	30

Конструкция вентилятора

Трехфазный асинхронный двигатель (1) установлен внутри стального круглого кожуха- воздуховода (2) на четырех металлических растяжках (3). Стеклопластиковая крыльчатка (4) устанавливается непосредственно на вал двигателя. Входное сопло кожуха снабжено цилиндрической решёткой (5) для предотвращения попадания в вентилятор мусора или больших предметов. Фланец выходного сопла кожуха (6) служит для крепления вентилятора.

Питание и заземление двигателя вентилятора осуществляется с помощью проводов, защищенных гибкой нейлоновой гофрой (7). К двигателю провода питания и заземления подключены через его клеммную коробку, к контейнеру тягового инвертора – через 4-х контактный разъем типа ШР. Вход гофры в кожух вентилятора к двигателю выполнен через кабельный ввод.

2

1

3

4

6

5

7

Рисунок 139. Общий вид вентилятора

Работа вентилятора

При включенном питании двигатель вентилятора вращает крыльчатку, создавая поток воздуха в воздуховоде контейнера тягового инвертора через рёбра радиатора охлаждения МСИ. Выход воздуха осуществляется в выходное отверстие в днище контейнера тягового инвертора.

Вентилятор получает питание от блока питания вентиляторов, который содержит для этой цели отдельный инвертор.

Вентилятор работает постоянно: в тяговом режиме, в тормозном режиме и на стоянке. При скорости движения вагона меньше 10 км/ч блок питания вентиляторов переводит его в работу на скорости вращения 1400 об/мин. Это обеспечивает при подъезде к станции и на станции существенное снижение шума, создаваемого работой вентиляторов.

Блок питания вентиляторов

Блок питания вентиляторов (БПВ) предназначен для питания асинхронных двигателей вентиляторов охлаждения тормозного резистора и модуля силового инвертора.

Основные технические характеристики блока питания приведены в таблице 24.

Таблица 24

№ п.п.	Наименование параметра	Значение параметра
1	Напряжение питания силовой цепи постоянного тока, В:
	номинальное	750
	максимальное	975
	минимальное	550
2	Диапазон входного напряжения питания бортовой сети, В	от 52,5 до 90
3	Выходное номинальное линейное напряжение, В	220 5*
4	Номинальный ток, А	6*
5	Номинальная частота выходного 3-х фазного напряжения питания двигателей, Гц	50*
6	Рабочий диапазон регулирования частоты	1:2*
7	Номинальная мощность, кВт	2,2*
8	Интенсивность разгона, Гц/с	4*
9	Коэффициент полезного действия, не менее	90
10	Температура окружающей среды, ОС	от минус 45 до 40
11	Степень защиты оболочки, IP	20
12	Габаритные размеры, мм	630 x 367 x 223
13	Масса, кг, не более	23

* - для каждого выходного канала питания двигателя.

Конструкция блока питания вентиляторов

1

2

3

Рисунок 140

Блок питания вентиляторов (рисунок 140) состоит из электрических и электронных компонентов, размещённых в стальном корпусе (1). Корпус имеет вентиляционные отверстия и радиатор (2), установленный в передней части. БПВ устанавливается таким образом, что корпус находится внутри контейнера тягового инвертора, в то время как радиатор выходит наружу и служит крышкой отсека БПВ. Таким образом, достигается герметизация отсека и хорошее охлаждение ребер радиатора набегающим потоком воздуха. На радиаторе расположен болт М6 (3) для подключения внешнего кабеля заземления. Так же на радиаторе закреплены ручки для вынимания блока из контейнера и переноски.

Внешние кабели высокого напряжения и цепей управления подключаются с задней стороны корпуса БПВ:

• Внешние кабели высокого напряжения 750 В проходят вовнутрь корпуса через кабельные вводы и подключаются к быстрозажимным клеммам - ХК1(750 В), ХК2 (0 В).

• Провода управления подключаются через соединитель Х1.

• Кабель питания двигателя вентиляторов инвертора и резистора подключаются через соединители Х2, Х3 соответственно.

Рисунок 141. Внешний вид БПВ со стороны индикаторной панели.

Работа блока питания вентиляторов

Принцип работы БПВ заключается в преобразовании с помощью широтно-импульсной модуляции напряжения постоянного тока контактной сети в 3-х фазное напряжение переменного тока. Обеспечивается раздельное, независимое питание 2-х вентиляторов по 2-м раздельным каналам.

На плате индикации находятся светодиодные индикаторы режимов работы БПВ. Режим работы модулей отражается 2-я светодиодами и одним семисегментным индикатором.

Панель реле

Панель реле (ПР) предназначена для управления электрическими цепями включения линейного и зарядного контакторов по командам блока управления тяговым приводом, а также для формирования сигналов направления движения и признака резервного управления для БУТП по командам блока управления вагоном и пульта машиниста.

Основные технические характеристики панели реле приведены в таблице 25.

Таблица 25

№ п.п.	Наименование параметра	Значение параметра
1	Описание:	Жесткая текстолитовая панель с установленными реле
2	Номинальное напряжение постоянного тока для цепей бортовой сети, В	80
3	Номинальное напряжение постоянного тока для связей с БУВ, В	24
4	Тип реле	РЭ 16Т-22-1У3
5	Рабочая температура, 0С	от минус 40 до 70
6	Габариты, мм	380 x 140 x 145
7	Масса, кг	3

Конструкция панели реле

Панель реле представляет собой несущую текстолитовую плиту, с установленными на ней электромеханическими реле, электрическими и электронными компонентами. На панели (1) установлены четыре реле типа РТ16 (2). Два малогабаритных реле для связей с БУВ установлены на печатной плате (3), диодно-резистивная сборка выполнена на панели (4). Связь панели реле с электрическими цепями контейнера осуществляется через разъем (5). Панель промежуточных реле устанавливается в отсеке вторичного электропитания контейнера и крепится через 4 отверстия (6) болтами М8 к резьбовым бонкам на задней стенке отсека. Монтаж панели реле – проводной. Все наконечники и контакты соединителей для проводного монтажа установлены под обжимку.

5

2

3

1

4

6

Рисунок 142. Общий вид панели реле

Работа панели реле

Панель реле получает питание:

• 80 В - от бортовой сети через блок управления тяговым приводом и от пульта машиниста.

• 24 В - от блока управления вагоном.

• Функции реле и электронных компонентов.

• К1 – промежуточное реле команды направления движения «Вперед», поступающей с блока управления вагоном.

• К2 – промежуточное реле команды направления движения «Назад», поступающей с блока управления вагоном.

• К3 – промежуточное реле цепи управления линейным контактором ЛК.

• К4 – промежуточное реле цепи управления зарядным контактором ЗК.

• К5 – резерв.

• К6 – реле выбора цепей управления направлением движения от основного или резервного реверсора.

• диодно-резистивная сборка – формирует сигнал резервного управления из сигналов реверсора резервного управления.

Блок управления тяговым приводом

Блок управления тяговым электроприводом БУТП (в дальнейшем именуемый блок) предназначен для управления автономным инвертором напряжения на IGBT модулях, питающим четыре тяговых двигателя вагона метрополитена в режимах тяги и электрического торможения.

Основные технические характеристики блока приведены в таблице 26.

Таблица 26

№ п.п.	Наименование параметра	Значение параметра
1	Тип:	БУТП-1
2	Описание:	Электронный блок управления тяговым асинхронным приводом
3	Напряжение питания, В	24 В
4	Потребляемая мощность, Вт, не более	70
	Внутренние источники питания:
5	Аналоговые цепи, В	15
6	Цифровые цепи, В	5
	Микропроцессоры
7	Управляющий DSP:	16-бит DSP TMS320LF2407 (Texas Instruments) микропроцессор с тактовой частотой 30 МГц
8	DSP с плавающей точкой:	32-бит DSP TMS320VC33 (Texas Instruments) микропроцессор с тактовой частотой 100 МГц
	Память
9	Flash EPROM в управляющем DSP, кБайт	32
10	SRAM в управляющем DSP, кword	2
11	DARAM в управляющем DSP, word	554
12	DPRAM для обмена DSP, кБайт	64
13	ОЗУ в микропроцессоре с плавающей точкой, кword	34
	Периферийные устройства
14	Последовательный канал	RS422
15	Последовательный канал	CAN2
16	АЦП для DSP с плавающей точкой	12-бит, 8-каналов
17	ЦАП для DSP с плавающей точкой	10-бит, 4-канала
	Входные датчики:
18	Датчики тока, шт.	4
19	Датчики напряжения, шт.	3
20	Датчики частоты вращения двигателей, шт.	4
21	Количество логических входов напряжением 80 В, шт.	30
22	Количество логических выходов напряжением 80 В, шт.	18
	Импульсные выходы
23	Импульсные выходы управления силовым инвертором, шт.	6
24	Импульсные выходы управления реостатным тормозным чоппером, шт.	2
25	Аналоговые выходы с гальванической развязкой - 0…10 В, шт.	4
26	Рабочая температура, 0С	от минус 40 до 70
27	Габариты, мм	460 x 290 x 150
28	Масса, кг	12

Конструкция блока

Блок (рисунки 143 - 145) представляет собой металлический каркас (1) с передней лицевой панелью (2) и задней крышкой (3).

На лицевой панели блока расположен соединитель (4) для подключения технологического жгута контроля сигналов БУТП. Соединитель (5) предназначен для подключения эмулятора контроллера КФТ1 и при обслуживании блока не используется. Соединитель (6), расположенный в вырезе лицевой панели предназначен для подключения персонального компьютера по последовательному каналу с интерфейсом RS422.

В закрытом прозрачном окне расположен батарейный отсек (7) и панель светодиодной индикации (8). В настоящее время установка батареи энергонезависимого питания таймера часов реального времени контроллера КФТ1 не требуется, поскольку регистратор неисправностей тягового привода является отдельным от БУТП устройством.

Светодиодная панель используется при наладке и испытаниях комплекта тягового привода на испытательном стенде завода изготовителя КАТП1 и в эксплуатации при поиске неисправностей электрооборудования тягового привода.

На каркасе блока установлены две ручки (9) для его переноски.

2

5

9

1

4

6

7

11

8

10

Рисунок 143

3

Рисунок 144

Крепление блока в отсеке контейнера осуществляется 4 болтами М6 через 4 отверстия в каркасе (10).

Маркировка блока нанесена на табличке (11).

Внутри каркаса (12) размещается базовая узловая плата блока (13), в которую устанавливаются и крепятся остальные печатные платы электронных узлов блока. Узловая плата служит для организации межплатных электрических соединений узлов блока, на ней установлены электронные компоненты интерфейсов блока и четыре разъема (3) для связи блока с цепями управления тяговым приводом.

3

13

12

14

15

16

17

18

Рисунок 145

Дочерние печатные платы (15) своими соединителями вставляются в соединители узловой платы. Платы конструктивно фиксируются по группам пластиковыми держателями с направляющими (16). При закрытой задней крышке резиновые прокладки с обратной стороны крышки давят на торцы вставленных плат, обеспечивая дополнительную их фиксацию.

Две платы контроллеров (17) соединены разъемами между собой и с узловой платой друг над другом по типу формата PC104. По такому же принципу установлены платы ИП2 и УЗИП2 (18).

Состав блока

Состав блока с кратким описанием функций печатных плат, установленных в БУТП, приведен в таблице 27.

Таблица 27

№ п.п.	Наименование	Обозначение	Описание	кол-во
1	Узловая плата	УП2	Базовая узловая плата для крепления и связей остальных печатных плат блока между собой. Содержит соединители для связи блока с цепями управления тяговым приводом.	1
2	Контроллер с фиксированной точкой	КФТ1	Управляет инвертором и реостатным тормозным чоппером. Обрабатывает информацию датчиков частоты вращения двигателей. Обеспечивает основные алгоритмы управления тяговым приводом.	1
3	Контроллер с плавающей точкой	КПТ1	Осуществляет расчеты сигналов обратных связей по напряжениям и токам. Реализует алгоритмы регуляторов контуров привода.	1
4	Интерфейс дискретных сигналов	ИДС2	Содержит 5 гальванически развязанных входных канала на напряжение 24 В.	6
5	Калибратор аналоговых сигналов	КАС3	Обеспечивает прием, масштабирование, фильтрацию и передачу на АЦП контроллера с плавающей точкой сигналов датчиков напряжения тягового привода. Формирует сигналы аппаратной защиты привода по напряжению.	1
6	Калибратор аналоговых сигналов	КАС4	Обеспечивает прием, масштабирование, фильтрацию и передачу на АЦП контроллера с плавающей точкой сигналов датчиков тока тягового привода. Формирует сигналы аппаратной защиты привода по току.	1
7	Формирователь сигналов защит	ФСЗ2	Принимает все сигналы аппаратных защит, осуществляет собственное управления силовыми аппаратами привода, передает информацию в управляющий процессор о включении защит.	1
8	Усилитель сигналов	УС2	Усиливает сигналы импульсов управления IGBT модулями МСИ (четыре гальванически развязанных выходных канала) Принимает информацию от драйверов об их состоянии и передает их на плату ФСЗ. (четыре гальванически развязанных входных канала).	2
9	Выходные реле	ВР2	Содержит 6 гальванически развязанных выхода (сухие контакты реле) с управлением по SPI интерфейсу блока.	2
10	Выходные реле	ВРП2	Содержит 6 гальванически развязанных выхода (сухие контакты реле) с управлением по параллельному интерфейсу блока.	1
11	Цифро-аналоговый преобразователь	ЦАП2	Содержит 4 гальванически развязанных выхода для передачи информации в БУВ.	1
12	Индикация режимов	ИР2	Содержит индикатор, содержащий 8 светодиодов, батарею для энергонезависимой памяти и 9-и штырьковый разъем последовательного порта.	1
13	Источник питания	ИП2	Источник питания блока: 5 В,  15 В.	1
14	Устройство защиты источника питания	УЗИП2	Осуществляет контроль за работой источника питания блока. Осуществляет контроль наличия в блоке всех плат устройств.	1

Работа блока

Блок управления тяговым приводом обеспечивает выполнение следующих основных функций:

• Управление ВБ, контакторами, тормозным чоппером, силовым инвертором питания тяговых двигателей в режиме тяги и электрического следящего реостатного торможения.

• Электронную защиту силовых цепей тягового электрооборудования в аварийных режимах.

• Управление силой тяги торможения двигателей в функции загрузки вагона (автоведение).

• Защита от юза и буксования колесных пар.

• Эксплуатационные задачи и функции самодиагностики, включающие в себя проверку самоинициализации.

• Функции конфигурирования и анализа, включающие возможность перепрограммирования БУТП, встроенный инструментарий записи характеристик привода во времени, панель управления приводом и панель индикации.

Источник питания контейнера

Источник питания контейнера тягового инвертора ИПК предназначен для питания стабилизированным, гальванически развязанным напряжением устройств управления, размещенных в контейнере.

Основные технические характеристики источника приведены в таблице 28.

Таблица 28

№ п.п.	Наименование параметра	Значение параметра
1	Тип:	ИПК-01
2	Описание:	Источник питания с гальванической развязкой
3	Диапазон входного напряжения питания, В	от 52,5 до 90
4	Выходное напряжение +24В для блока управления электроприводом при токах нагрузки от 0 до 2 А, В	24±0,3
5	Выходное напряжение +24В для датчиков и реле при токах нагрузки от 0 до 2 А, В	24±0,3
6	Выходное напряжение источника питания минус 24В для датчиков при выходных токах нагрузки от 0 до 2 А, В	минус 24±0,3
7	Выходное напряжение источника питания +15В для драйверов IGBT при токах нагрузки от 0 до 5 А, В	15±0,3
8	Суммарный коэффициент полезного действия при входном напряжении 80 В и токах нагрузки: по 2 А от источников ±24 В и 5 А от источника +15 В, , не менее	84
9	Мощность, рассеиваемая корпусом ИПК при номинальной суммарной выходной мощности 220 Вт, Вт, не более	40
10	Габариты, мм	510 x 260 x 158
11	Масса, кг	14

Конструкция источника

Источник питания контейнера (рисунок 146) представляет собой закрытый оребренный алюминиевый ящик, внутри которого расположены электронные компоненты источника.

Рисунок 146

На передней панели изделия горизонтально расположены зеленые светодиоды, которые сигнализируют о том, что выходные напряжения источника находятся в допустимых пределах:

• индикатор наличия напряжения +24 В для БУТП;

• индикатор наличия напряжения +24 В для датчиков;

• индикатор наличия напряжения 15 В для питания драйверов;

• индикатор наличия напряжения минус 24 В для датчиков.

На передней панели изделия вертикально расположены красные светодиоды, которые сигнализируют о том, что входное и внутреннее напряжения источника находятся в допустимых пределах:

• индикатор входного напряжения;

• индикатор напряжения +12 В внутреннего питания.

На передней панели изделия вертикально расположены красные светодиоды, которые сигнализируют о срабатывании защиты по соответствующему каналу источника.

Внешние разъёмы и шпилька заземления М6 установлены на верхней крышке источника. Нумерация разъемов выполнена гравировкой рядом с разъемами. Источник имеет ручки для его переноски.

Пластина основания источника имеет боковые вылеты, в которых сделаны четыре профилированных отверстия для крепления ИПК к кронштейнам контейнера под болты М8.

Охлаждение источника естественное.

Работа источника

Источник функционально состоит из платы управления и четырех электронных блоков питания с гальванически развязанными выходами.

ИПК преобразует поступающие от бортовой сети вагона напряжение 80 В постоянного тока в четыре разных напряжения питания устройств контейнера тягового привода.

Каждый канал источника имеет защиту от снижения и превышения выходного напряжения и от тока короткого замыкания.

Срабатывание защиты в любом канале выходного напряжения приводит к полному отключению всех выходных напряжений. Восстановление защиты производится повторной подачей напряжения питания на изделие.

При отключении ИПК по срабатыванию защиты в блок управления приводом, контактами реле выдается электрический сигнал «Защита ИПК». Алгоритм формирования этого сигнала следующий. При отсутствии выходного напряжения реле находится в обесточенном состоянии и имеет нормально разомкнутые контакты. При нормальной работе ИПК, реле находится во включенном состоянии и напряжение 80 В через замкнувшийся контакт подается в БУТП.

Дроссель сетевого фильтра

Дроссель вместе с конденсатором фильтра 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.

Основные технические характеристики дросселя фильтра приведены в таблице 29.

Таблица 29

№ п.п.	Наименование параметра	Значение параметра
1	Тип дросселя:	ДСФ-1 У2
2	Описание:	Дроссель с сердечником и естественным охлаждением
3	Индуктивность при постоянном токе 1000 А, мГн	8,0
4	Активное сопротивление обмотки при 200С, Ом, не более	0,0055
5	Номинальный ток, А	1000
6	Режим работы – ПВ, %	30
7	Максимальная температура окружающего воздуха, °C	40
8	Минимальная температура окружающего воздуха, °C	минус 50
9	Относительная влажность при 200С, %, не более	98
10	Степень защиты:	IP00
11	Габариты, мм	1140 x 880 x 460
12	Масса, кг	1270 ± 5%

Конструкция дросселя

Дроссель (рисунки 147, 148) состоит из медной катушки (1), которая крепится на магнитопроводе бронестержневого типа без зазора (2) с помощью неразборного соединения. Магнитопровод выполнен из шихтованной стали и стянут в пакет уголками (3), (4) и шпильками М20 (5). Кожухи (6) и (7) служат для защиты выступающих за магнитопровод частей катушки от механических повреждений. Для герметизации подвода внешних кабелей имеется клеммная коробка (8). К раме вагона дроссель крепится с помощью скоб (9) четырьмя болтами М16.

Подвод внешних кабелей к клеммам дросселя производится через четыре кабельных ввода (10). Присоединение внешних двойных кабелей осуществляется через четыре клеммы контактных зажимов М10 клеммной коробки.

Рядом с клеммной коробкой расположен болт заземления М12.

Рисунок 147

Рисунок 148

Работа дросселя

Дроссель сетевого фильтра Lф работает вместе с конденсатором фильтра Сф, с которым они формируют LC-фильтр нижних частот. Эта цепочка подавляет колебания линейного тока силового инвертора и тем самым уменьшает помехи в контактной сети. Фильтр также защищает тяговое оборудование от бросков тока и напряжения в питающей сети.

Тормозной резистор

Тормозной резистор используется для рассеивания электрической энергии торможения, поступающей от тягового привода, когда тяговая сеть не может принимать эту энергию.

Основные технические характеристики тормозного резистора приведены в таблице 30.

Таблица 30

№ п.п.	Наименование параметра	Значение параметра
1	Производитель и тип резистора	MEP Postrelmov R9V09B102
2	Описание	Тормозной резистор с принудительной вентиляцией
3	Номинальное сопротивление при 20°C, Ом	0,495 Ом ± 5%
4	Минимальное сопротивление, Ом	0,460
5	Максимальное сопротивление при рабочей температуре с учётом допуска, Ом	0,590
6	Номинальное напряжение резистора (постоянного тока), В	925
7	Максимальное напряжение резистора (постоянного тока), В	1200
8	Длительная мощность при включенном вентиляторе, кВт	260
9	Максимальная температура резистивных элементов, °C	520
10	Максимальная температура выходящего воздуха, °C	250
11	Максимальная индуктивность, мкГн	15
12	Степень защиты	IP20
13	Габариты, мм	1700 x 990 x 630
14	Масса, кг	260 ± 10%

Основные технические характеристики вентилятора тормозного резистора приведены в таблице 31.

Таблица 31

№ п.п.	Наименование параметра	Значение параметра
1	Напряжение питания	~3 фазы, 220 В±10%, 50 Гц
2	Пусковой ток, А	13,6
3	Номинальный ток при полной нагрузке, А	2,4
4	Мощность двигателя, Вт	950
5	Скорость вращения, об/мин	2840
6	Расход воздуха, м3/с	1,3
7	Перепад давлений, Па	135
8	Степень защиты	IP55
	Климатические условия
9	Максимальная температура, °C	40
10	Минимальная температура, °C	минус 40
11	Относительная влажность	100% до 19 °C и 1.5 г влаги на кг сухого воздуха выше 19 °C
12	Габариты, мм диаметр длина	423 340
13	Масса, кг, не более	18

Конструкция тормозного резистора

Тормозной резистор (рисунки 149, 150) состоит из трёх секций, соединённых последовательно. Каждая секция состоит из трёх малоиндуктивных резистивных элементов, соединённых параллельно.

Основной частью каждого резистивного элемента являются проводящие ленты, соединённые точечной сваркой. Каждый резистивный элемент крепится к боковой пластине при помощи двух болтов, изолирующих трубок и керамических шайб. Каждая секция закреплена на изоляторах (по 4 с каждой стороны) на боковых крышках корпуса.

Внешние кабели подключаются к шинам, приваренным к резистивным элементам. Клеммы расположены со стороны вентилятора.

Со стороны вентилятора находится болт заземления М10.

Вентилятор крепится на фланец на конце блока резистора. Вентилятор продувает через резистор воздух. Во входном сопле установлена решётка, чтобы предотвратить попадание в вентилятор посторонних предметов. Сопло для выхода охлаждающего воздуха расположено на другом конце резистора и оборудовано защитной решёткой. Сопло направляет нагретый воздух вниз.

Вентилятор снабжён датчиком вращения. Сигнал датчика в тяговом приводе не используется.

Питание вентилятор получает от блока питания вентиляторов, который содержит для этой цели отдельный инвертор.

Рисунок 149

1. Решётка входного сопла

2. Крышка выходного сопла

3. Входное сопло

4. Корпус резистора

5. Крепления резистора

6. Нижняя крышка

7. Секции резистора

8. Главные клеммы

9. Крепления соединительной шины

10. Клеммная коробка датчика вращения вентилятора

11. Крышка клеммной коробки

12. Гайки крепления кабеля

13. Болт заземления

14. Шина

15. Выводы резистора

16. Шина

17. Внутренний проводник

18. Внутренний проводник

19. Изоляционная пластина

20. Крепление секции резистора

21. Изоляторы

48. Датчик вращения

вентилятора

48. Контргайка

49. Скобы датчика

50. Уплотнительные гайки

клеммной коробки

48. Входное сопло вентилятора

49. Трубки кабеля датчика

50. Магнит

51. Контргайки

Рисунок 150

7. Секция резистора

17. Соединительные провода

23. Изолятор

24. Резистивный элемент

25. Гайка

26. Запорная шайба

27. Кольцо подшипника

28. Стальная шайба

29. Латунная шайба

30. Боковая крышка

31. Втулка (подвижная)

32. Втулка (неподвижная)

33. Гайка

34. Стальная шайба

35. Изолирующая шайба

36. Изолирующая трубка (подвижная)

37. Изолирующая трубка (неподвижная)

38. Керамическая вставка

39. Керамическая вставка

40. Керамическая вставка

41. Изоляционное кольцо

42. Изоляционное кольцо

43. Металлическое кольцо

44. Кольцо

45. Пластина

46. Керамическая вставка

47. Керамическая вставка

Работа резистора

Модуль тягового инвертора оснащён реостатным тормозным чоппером, который обеспечивает электрическое торможение, когда тяговая сеть не принимает энергию. При этом ток замыкается через тормозной резистор.

Вентилятор тормозного резистора работает постоянно: в тяговом режиме, в тормозном режиме и на стоянке. При скорости движения вагона меньше 10 км/ч блок питания вентиляторов переводит его в работу на скорости вращения 1420 об/мин. Это обеспечивает при подъезде к станции и на станции существенное снижение шума, создаваемого работой вентилятора.

Тяговый двигатель

Двигатели предназначены для установки на головных и промежуточных вагонах и рассчитаны для питания от преобразователя частоты.

Основные технические характеристики двигателя приведены в таблице 32.

Таблица 32

№ п.п.	Наименование параметра	Значение параметра
1	Тип двигателя:	ТАД 280М4 или ДАТЭ-170-4У2
2	Описание:	Самовентилируемый, четырёхполюсный, трёхфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором.
3	Номинальная мощность, кВт	170
4	Номинальное напряжение питания (по первой гармонической), В	530
5	Номинальная частота, Гц	43
6	Номинальный режим работы	S2 – 60 мин.
7	Синхронная частота вращения, мин 1	1290
8	Номинальное скольжение, %	1,6
9	Коэффициент полезного действия	0,92
10	Коэффициент мощности	0,85
11	Отношение максимального момента к номинальному	3.3
12	Максимальная частота вращения, мин 1	3600
13	Габариты, мм	840 x 685 x 570
14	Масса, кг	805

Датчик частоты вращения ротора двигателя

Датчик частоты вращения ротора двигателя (ДЧВ) расположен на каждом тяговом двигателе. Сигналы ДЧВ о частоте вращения ТАД используются в блоке управления приводом для управления силовым инвертором и защиты привода от буксования и юза.

Основные технические характеристики ДЧВ приведены в таблице 33.

Таблица 33

№ п.п.	Наименование параметра	Значение параметра
1	Тип датчика:	ME10AF-701
2	Описание:	Датчик, основанный на эффекте Холла
3	Напряжение питания, В	24 -2
4	Выходное напряжение: логическая 1, В логический 0 (max), В	12 0,6
5	Частота выходного напряжения, Гц	от 0 до 4800
6	Выходное сопротивление датчика, кОм	2,20 ±0,55
7	Выходной ток, mА	20
8	Рабочая температура окружающей среды, 0 С	от минус 40 до 125
10	Габариты (без длины кабеля), мм	63 х 35 х 90
11	Масса, кг	0,5

Конструкция датчика

1

2

3

Рисунок 151

Датчик частоты вращения (рисунок 151) состоит из измерительной головки в стальной оболочке (1), проводника (2) и соединителя (3). Стальная оболочка с фланцем крепления позволяет устанавливать датчик в специальный корпус на тяговом двигателе. Проводник представляет собой трёхжильный экранированный кабель в гибкой нейлоновой гофре.

Работа датчика

Работа чувствительного элемента ДЧВ основана на эффекте Холла. Измерительная головка установлена рядом с зубчатым колесом на неприводном конце вала двигателя. Чувствительный измерительный элемент головки определяет момент прохождения зубца рядом с ним. Каждый раз, когда зубец колеса проходит перед элементом, выход датчика меняет состояние. Таким образом, на выходе датчика образуется последовательность электрических импульсов, частота следования которых пропорциональна частоте вращения вала двигателя.

Узел измерения частоты вращения ротора ТАД в сборе при снятой защитной крышке корпуса показан на рисунке 152, где (4) – зубчатое колесо ДЧВ, (5) – измерительная головка ДЧВ.

4

5

Рисунок 152