Силовая цепь вагона серии Е

    Силовая цепь всех вагонов обеспечивает работу тяговых двигателй в тяговом и тормозном режимах. Тяговые двигатели соединяют в группы по два двигателя в каждой. В группах двигатели соедняются между собой последовательно (вагоны Г, Д, Е) или параллельно (вагоны А, Б).
    Тяговый режим. Группы двигателей соединяются между собой сначала последовательно, а затем параллельно, т.е. применяется двухступенчатый пуск.
    На тормозном режиме группы двигателей соединяют параллельно (на вагонах Г, Д, Е) и последовательно (на вагонах А, Б) в обоих случаях по циклической схеме, т.е. за якорями одной группы двигателей включают обмотки возбуждения другой группы.
    Силовые цепи всех вагонов присоединяют к токоприемникам на все время работы при помощи ручных главных разъединителей. В процессе работы силовую цепь подключают и отключают от токоприемников линейные контакторы.
    Во время разгона вагона тяговые двигатели для ограничения силового тока соединены последовательно с пусковыми сопротивлениями, которые постепено закорачивают (выводят) при помощи группового контроллера до выхода тяговых двигателей на автоматическую характеристику.
    На вагонах Е реверсирование производят путем изменения направления тока в обмотках якоря тягового двигателя.
    Ослабление поля тяговых двигателей осуществляют шунтированием обмотки возбуждения активным сопротивлением, которое включают последовательно с катушкой индуктивного шунта. Включение шунтирующей цепи производят при помози индивидуальных контакторов и контакторов группового реостатного контроллера. Переключение групп двигателей с одного соединения на другое производят методом "моста". На вагонах Е для этого применяют четырехпозиционный групповой переключатель положений, который также совмещает в себе тормозной переключатель.
    Переключение схемы с тягового режима на тормозной производят переключателем положений.
    На всех вагонах применяют реостатное торможение, основанное на принципе самовозбуждения машин. В качестве тормозных сопротивлений используют пусковые сопротивления.
    Заземление силовой цепи производят через заземляющие устройства (ЗУМ).
    На тяговом режиме осуществляют последовательное и параллельное соединения групп тяговых двигателей. Кроме того, условно выделяют еще один вид соединения - маневровое, при котором группы тяговых двигателей соединены последовательно и реостатный контроллер находится на 1-й позиции. Поэтому в дальнейшем будут описываться: пуск на 1-й позиции РК (маневровое соединение), последовательное соединение (пуск на последующих позициях РК) и параллельное соединение.
    Пуск на 1-й позиции РК характеризуется тем, что группы тяговых двигателей и пусковые сопротивления соединены последовательно. На 1-й позиции РК можно работать не более 3-5 мин во избежание нагрева элементов сопротивлений выше 450°С. Мостовой контактор замкнут. Тяговые двигатели работают с ослабленным полем.
    Последовательное соединение характеризуется тем, что группы тяговых двигателей соединены последовательно, а пусковые сопротивления выведены. Двигатели работают на автоматической характеристике.
    Переход на автоматическую характеристику последовательного соединения происходит через постепенное выведение пусковых сопротивлений (пусковой период). Мостовой контактор включен, как и при маневровом соединении. Напряжение на двигатели равно 187,5В.
    Параллельное соединение характеризуется тем, что группы тяговых двигателей соединены параллельно и все пусковые сопротивления выведены. Двигатели работаю нав автоматической характеристике ослабленного поля. При переходе с последовательного соединения на параллельное происходит пересоединение в силовой цепи: группы тяговых двигателей соединяются параллельно с полностью введенным пусковым сопротивлением (в этом случае общая величина пускового сопротивления, включаемого в группу, меньше, чем при последовательном соединении), а мостовой контактор отключается. РК выводит пусковые сопротивления, после чего происходит ослабление поля двигателей. Изменение скорости вагона и тока тяговых двигателей в процессе пуска можно видеть из пусковых диаграмм, а основные показатели, характеризующие процесс пуска, приведены в таблице ниже. Напряжение на двигателе равно 375В.

    Тормозной режим. При работе силовой цепи на тормозном режиме группы двигателей соединяются между собой параллельно по циклической схеме.
    Силовая цепь состоит из двух контуров: генераторного и тормозного. В генераторный контур входят четыре двигателя (генератора), а в тормозной контур - тормозные сопротивления. Реостатное торможение основано на принципе самовозбуждения машин, которое возможно при следующих основных условиях: в машине существует поле остаточного магнетизма; генераторный контур замкнут на тормозной контур; величина тормозного сопротивления меньше критической, т.е. падение напряжение в тормозном и генераторном контурах меньше величины Э.Д.С., создаваемой генератором: E > I_т(R_тр + R_д), где E - Э.Д.С., создаваемая генератором; I_т - тормозной ток генератора; R_тр - активное сопротивление тормозного реостата; R_д - активное сопротивление двигателя.
    Направление тока в обмотках возбуждения машин остается таким же, как и при моторном режиме.
    При реостатном торможении осуществляют три режима работы силовой цепи: торможение на 1-й позиции РК, ручное (неавтоматическое) и автоматическое торможение.
    Торможение на 1-й позиции РК характерно тем, что все тормозные сопротивления введены, реостатный контроллер находится на 1-й позиции и, если скорость поезда достаточно высока, двигатели возбуждаются. Возникает тормозной эффект, способный ограничить скорость поезда до определенной величины.
    Ручное торможение аналогично торможению на 1-й позиции РК и отличается от последнего тем, что происходит и на последующих позициях РК, выбираемых машинистом.
    Для каждой позиции РК, т.е. для определенной величины тормозного сопротивления, существует минимальная скорость, при которой двигатели возбуждаются. Задержка РК возможна на любой позиции, но тормозного эффекта на данной позиции может не быть, если скорость поезда невелика. Чтобы наступил тормозной эффект при данной скорости, надо уменьшить величину тормозного сопротивления. Обычно подтормаживание применяется на первых позициях РК.
    Автоматическое торможение характерно тем, что происходит автоматическое закорачивание секций тормозного реостата кулачковыми контакторами РК. Вращение РК происходит под контролем двух реле: торможения и времени. Величину тормозной силы регулируют на первых позициях РК изменением поля, а на остальных - выведением тормозного сопротивления. При автоматическом торможении реализуется максимально возможное замедление и максимальный коэффициент сцепления. Процесс изменения скорости вагона и тормозного тока при торможении можно видеть на тормозной диаграмме ниже. Основные показатели, характеризующие процесс торможения, приведены в таблице.

    Реверсор устанавливают в положение, соответствующее направлению движения. Линейные контакторы ЛК1, ЛК2, ЛК3 и ЛК4 замкнуты.
    Пуск на 1-й позиции РК. Переключатель положений устанавливают в положение Последовательное соединение(ПС). Его контакторы Т4, Т5, Т9, Т12, Т13, Т16, и Т22 замкнуты, а контакторы Т1, Т2, Т3, Т6, Т7, Т8, Т10, Т11, Т14, Т15, Т17, Т18, Т19, Т20 и Т21 разомкнуты. Тяговые двигатели работают на ослабленном до 35% поле и контакторы шунтировки КШ1 и КШ2 замкнуты. Токопрохождение по цепи: ТР, КС1, П, ГВ, ЛК1, ЛК2, реле перегрузки РПЛ, катушка РП1-3, ЛК3, реверсор, якоря тяговых двигателей 1 и 3, реверсор; две параллельные цепи: первая - обмотки возбуждения тяговых двигателей 1 и 3; вторая - ИШ1-3, сопротивление Р28-Р29, РК25, КШ1; далее катушка РУТ, Т9, РК3, сопротивление Р3-Р10, Т22, сопротивление Р11-Р13, Т12, Т13, сопротивление Р26-Р25, Т16, сопротивление Р24-Р17, РК4, Т4, вторая катушка РУТ; две параллельные цепи: первая - обмотки возбуждения тяговых двигателей 4 и 2; вторая - ИШ2-4, КШ2, РК26, сопротивление Р35-К2; далее катушка РП2-4, ЛК4, реверсор, якорь тягового двигателя 2, шунт амперметра, якорь тягового двигателя 4, реверсор, Т5, КС2, ЗУМ, "земля".
    Последовательное соединение. Вал РК начинает вращение, замыкая и размыкая контакторы, выводя секции пускового реостата и изменяя поле двигателей. Переключатель положений оставляют в положении ПС. При переходе РК с 1-й на 2-ю позицию размыкаются контакторы шунтировки поля КШ1 и КШ2 и двигатели работают на полном поле. При дальнейшем вращении РК происходит закорачивание секций пускового реостата, и на 17-й позиции все сопротивление выведено. РК продолжает вращение до 18-й позиции, которая является ходовой. Тяговые двигатели работают на автоматической характеристике последовательного соединения с ослабленным до 55% полем, так как на этой позиции включены контакторы КШ1 и КШ2. (кривая 18, ходовая диаграмма)
    Токопрохождение на 18-й позиции РК: ТР, КС1, П, ГВ, ЛК1, ЛК2, катушка РПЛ, катушка РП1-3, ЛК3, реверсор, якоря тяговых двигателей 1 и 3, реверсор; две параллельные цепи: первая - обмотки возбуждения тяговых двигателей 1и 3; вторая - ИШ103, сопротивление Р28-Р31, РК21, КШ1; далее силовая катушка РУТ, Т9, РК15, РК19, Т12, Т13, РК18, РК16, Т4, вторая силовая катушка РУТ; две параллельные цепи: первая - обмотки возбуждения тяговых двигателей 4 и 2; вторая цепь - ИШ2-4, КШ2, РК22, сопротивление Р37-К2; далее силовая катушка РП2-4, ЛК4, реверсор, якорь тягового двигателя 2, шунт амперметра, якорь тягового двигателя 4, реверсор, Т5, КС2, ЗУМ, "земля".
    На 18-й позиции ослабление поля двигателей может не произойти, если главная рукоятка контроллера машиниста была сразу поставлена в положение Ход 3, так как КШ1 и КШ2 в этом случае не включаются и РК на 18-й позиции не будет остановлен.
    Параллельное соединение. Переключатель положений переключают из положения ПС в ПП. Его контакторы Т1, Т3, Т8, Т15, Т17, Т20 замыкаются, Т12, Т13, Т16, Т22 размыкаются, а Т4, Т5, Т9 остаются замкнутыми. Контакторы шунтировки поля КШ1, КШ2 размыкаются. В результате на 19-й (18-й) позиции РК группы тяговых двигателей соединены в две параллельные цепи и работают на полном поле с полностью введенным пусковым реостатом (кривые 20, 19, пусковая диаграмма).
    Токопрохождение на 19-й (18-й) позиции РК: ТР, КС1, П, ГВ, ЛК1, ЛК2, катушка РПЛ, две параллельные цепи: первая - катушки РП1-3, ЛК3, реверсор, якоря тяговыз двигателей 1 и 3, реверсор обмотки возбуждения тяговых двигателей 1 и 3, силовая катушка РУТ, Т9, Т20, сопротивление Р11-Р5, Т1, сопротивление Р4-Р3, Т3, КС2, ЗУМ, "земля"; вторая - Т8, сопротивление Р17-Р18, Т15, сопротивление Р19-Р25, Т17, Т4, вторая силовая катушка РУТ, обмотки возбуждения тяговых двигателей 4 и 2, силовая катушка РП2-4, ЛК4, якорь тягового двигателя 2, шунт амперметра, якорь тягового двигателя 4, реверсор, Т5, КС2, ЗУМ, "земля".
    Таким образом, переключение переключателя положений из положения ПС в положение ПП превратило 18-ю позицию РК в 19-ю позицию, хотя РК стоит на месте. После переключения переключателя положений из ПС в ПП реостатный контроллер вращается в обратном направлении, выводя сопротивления.
    Начиная с 20-й(17-й) позиции РК из групп двигателей поочередно выводят сопротивления пускового реостата сначала из первой группы, затем из второй и т.д. На 30-й (7-й) позиции выведены все сопротивления из цепи тяговых двигателей 1 и 3 (первая группа), а на 31-й (6-й) позиции из второй группы. На 31-й (6-й) позиции обе группы двигателей работают на автоматической характеристике параллельного соединения со 100%-ным полем. Эта позиция, однако, не явлется ходовой, поэтому РК переходит на 32-ю (5-ю) позицию, на которой включаются контакторы КШ1 и КШ2 и поле двигателей ослабляется до 78%. При дальнейшем вращении РК до 32-й (2-й) позиции происходит уменьшение процента ослабления поля одновременно в обеих группах двигателей путем закорачивания секций реостата ослабления поля Л25-К2 и Р28-Л26 контакторами РК. На 35-й позиции (2-й) и на 36-й (1-й) позициях двигатели работают на автоматической характеристике параллельного соединения с 35%-ным полем (кривые 35, 36, ходовая диаграмма).
    Токопрохождение 35-й и 36-й позиций: ТР, КС1, П, ГВ, ЛК1, ЛК2, катушка РПЛ; две параллельные цепи: первая - катушка РП1-3, ЛК3, реверсор, якоря тяговых двигателей 1 и 3; другая - ИШ1-3, сопротивление Р28-Р29, РК25, КШ1; далее РУТ, Т9, РК3, Т3, КС2, ЗУМ, "земля"; вторая - Т8, РК4, Т4, силовая катушка РУТ; две параллельные цепи: одна - обмотки возбуждения тяговых двигателей 4 и 2; другая - ИШ2-4, КШ2, РК26, сопротивление Р35-К2; далее катушка РП2-4, ЛК-4, реверсор, якорь тягового двигателя 2, шунт амперметра, якорь тягового двигателя 4, реверсор, Т5, КС2, ЗУМ, "земля".

    Обмотку подмагничивания тяговых двигателей подключают к контактному рельсу через КС1, сопротивление Л20-Л21, АВ, П11, контактор ТШ, сопротивление Л23-Н1. Одновременно происходит переключение переключателя положений в положение ПТ-1. Его силовые контакторы Т2, Т6, Т7, Т10, Т11, Т16, Т18 и Т22 замыкаются, Т3, Т4, Т5, Т8, Т9, Т17 и Т20 размыкаются, а Т1 и Т15 остаются замкнутыми, если до этого переключатель положений находился в положении ПП.
    Вследствие этого силовую цепь отсоединяют от земли (Т3 и Т5), составляют генераторный контур Т2 и Т7, двигатели соединяют по циклической схеме. Общее тормозное сопротивление уменьшают с 4,96 (1-я позиция тягового режима) до 3,33 Ом, присоединяя всю цепь сопротивлений к генераторному контуру в двух точках К2 и К1 при помози Т6 и Т11. В силовую цепь вводят реле заземления РЗ-1 (через Т18).
    При работе силовой цепи на тормозном режиме ЛК1, ЛК2, Т2 и Т13 размыкаются, а ЛК3 и ЛК4 замыкаются. На 1-й позиции поле двигателей ослаблено до 31% и ток (если скорость состава досточна, чтобы двигатели возбудились) проходит: в генераторном контуре - точка К1; две параллельные цепи: первая - катушка ИШ1-3, контакторы КШ3 и КШ1, точка К3, вторая - обмотки возбуждения тяговых двигателей 1 и 3, точка К3, далее - силовая катушка РУТ, Т7, реверсор, якорь тягового двигателя 4, шунт амперметра, якорь тягового двигателя 2, реверсор, ЛК4, РП2-4, точка К2; вторая цепь - точка К1, реверсор, якоря тяговых двигателей 3 и 1, реверсор, ЛК3, силовая катушка РП1-3, Т2, вторая силовая катушка РУТ, точка К4; две параллельные цепи: одна - катушка ИШ2-4, контакторы КШ2 и КШ4, точка К2; другая - обмотка возбуждения тяговых двигателей 4 и 2, точка К2.
    Токопрохождение в тормозном контуре: точка К2, Т6, РК4, сопротивление Р17-Р18, Т15, сопротивление Р19-Р24, Т16, сопротивление Р25-Р27, Т10, сопротивление Р14-Р11, Т22, сопротивление Р10-Р5, Т1, сопротивление Р4-Р3, РК3, Т11, точка К1.
    На 2-й позиции РК отключаются контакторы шунтировки КШ3 и КШ4 и поле двигателей усиливается до 35%. Токопрохождение в цепи шунтировки двигателей: сопротивление Р28-Р29, РК25, КШ1 в первой группе двигателей и через сопротивление К2-Р35, РК26, КШ2 - во второй группе двигателей.
    При дальнейшем вращении РК происходит усиление поля: на 3-й позиции - до 44%, на 4-й позиции - до 55%, на 5-й позиции - до 78%. Изменение поля осуществляется путем размыкания кулачковых контакторов ослабления поля РК21, РК23, РК25 для одной группы двигателей и РК22, РК24, РК26 - для другой группы двигателей. Ток в цепи шунтировки двигателей проходит через сопротивление Р28-Л26, КШ1 в первой группе двигателей и сопротивление К2-Л25, КШ2 во второй. Токопрохождение в генераторном и тормозном контурах на 5-й позиции РК аналогично токопрохождению на 1-й позиции РК с той лишь разницей, что двигатели работают на 78%-ном поле.
    При переходе РК с 5-й на 6-ю позицию контакторы КШ1 и КШ2 отключатся, что приводит к усилению поля до 100%. (кривая 6, тормозная диаграмма)
    Одновременно замыкание контактора РК5 приводит к уменьшению тормозного сопротивления до 3,2 Ом (так как сопротивление Р3-Р4, равное 0,13 Ом закорочено).
    Токопрохождение на 17й и 18-й позициях: в генераторном контуре: первая цепь - точка К1, реверсор, якоря тяговых двигателей 1 и 3, реверсор, ЛК3, силовая катушка РП1-3, Т2, катушка РУТ, обмотки возбуждения тяговых двигателей 4 и 2, точка К2; вторая цепь - точка К1, ревесор, обмотки возбуждения тяговых двигателей 1 и 3, вторая силовая катушка РУТ, Т7, реверсор, якорь тягового двигателя 4, шунт амперметра, якорь тягового двигателя 2, реверсор, ЛК4, силовая катушка РП2-4, точка К2.
    Токопрохождение в тормозном контуре: точка К2, Т6, РК16, сопротивление Р25-Р27 (0,59 Ом), Т10, сопротивление Р14-Р11 (0,59 Ом), РК15, Т11, точка К1. Общее тормозное сопротивление на 17-й и 18-й позициях 1, 18 Ом.
    После 18-й позиции переключатель положений поворачивается в положение ПТ2. Замыкаются кулачковые контакторы Т17, Т19, Т20 и Т21, а контакторы Т16 и Т22 размыкаются. Контакторы Т1, Т2, Т6, Т7, Т10, Т11, Т15 и Т18 остаются замкнутыми, а контакторы Т3, Т4, Т5, Т8, Т9, Т12 и Т13 - разомкнутыми. Замыкание контактора Т19 приводит к тому, что параллельно сопротивлению Р11-Р14 подключается группа последовательно включенных сопротивлений Р1-Р4 и Р5-Р11, а змыкание контактора Т21 обеспечивает подключение параллельно сопротивлению Р27-Р25 группы последовательно включенных сопротивлений Р15-Р18 и Р19-Р25. В результате 18-я позиция становится 19-й и общая величина тормозного сопротивления составляет 1,04 Ом.
    Токопрохождение на 19-й (18-й) позиции РК: в генераторном контуре - аналогично токопрохождению на 18-й позиции РК положения ПТ1, в тормозном контуре: точка К2, Т6, Т17, две параллельные цепи: первая - сопротивление Р25-Р19, Т15, сопротивление Р18-Р15, РК20, Т21; вторая - сопротивление Р25-Р27, далее - Т10; две параллельные цепи: одна - Т19, сопротивление Р1-Р4, Т1, сопротивление Р5-Р11; другая - сопротивление Р14-Р11; далее Т20, Т11, точка К1 генераторного контура.
    Далее вращение РК будет происходить в обратную сторону от 18-й к 1-й позиции.
    Уменьшение величины тормозного сопротивления происходит вплоть до 31-й (6-й) позиции, на которой так же, как на 32-й (5-й) и 33-й (4-й) позициях, общее тормозное сопротивление 0,281 Ом. Токопрохождение на 33-й (4-й) позиции РК в генераторном контуре будет такое же, как на 18-й позиции. В тормозном контуре: точка К2, Т6; две параллельные цепи: первая - Т17, сопротивление Р25-Р27; вторая - РК4, РК2, сопротивление Р16-Р15, РК20, Т21, далее - Т10; две параллельные цепи: одна - Т19, сопротивление Р1-Р2, РК1, РК3; другая - сопротивление Р14-Р11, Т20; далее Т11, точка К1.