Надежность работы тягового электрооборудования, его габариты и масса определяются во многом построением схемы силовых цепей электропоезда. С целью повышения надежности оборудования, уменьшения габаритов и облегчения электроаппаратуры моторных вагонов электропоезда ЭР200 при проектировании схемы силовых цепей были применены следующие основные принципы, проверенные практикой отечественного и зарубежного электровагонострос-ния:

использование одного комплекта электроаппаратуры для двух моторных вагонов, объединенных в моторную секцию;

обеспечение разгона и поддержания требуемой скорости движения посредством двух соединении тяговых двигателей моторной секции и автоматического регулирования возбуждения при каждом соединении;

использование одного и того же комплекта силового электрооборудования в тяговом режиме и в режиме электрического реостатного торможения;

размещение электрооборудования с учетом требований по обеспечению наименьшего аэродинамического сопротивления вагонов.

С учетом дополнительных требований но комфорту в пассажирских салонах и необходимости увеличения из-за этого массы электрооборудования вспомогательных цепей применение одного комплекта электроаппаратуры для двух моторных вагонов позволило существенно снизить общую массу электрооборудования и решить благодаря этому одну нз основных задач улучшения ходовых свойств электропоезда ЭР200 путем облегчения статической нагрузки на оси вагонов. Решение об использовании двух соединений электродвигателей в тяговом режиме было обусловлено необходимостью эксплуатировать первый электропоезд ЭР200 как па участках, подготовленных к высокоскоростному движению, т. е. преимущественно со скоростями 200 — 140 км/ч, так и на других участках линии, где пока еще ведется подготовка к такой эксплуатации и скорости движения ограничены значениями 100 км/ч и менее. Естественно, прохождение таких участков линии целесообразно выполнять на безреостатных позициях более низких скоростных характеристик, соответетвующнх последовательному соединению восьми тяговых , гателеіі двухвагоииой секции. Кроме того, использование поел*, вателыюго соединения для поддержания низкой скорости движс пня позволяет уменьшить число переключений силовой аипара туры.

Обеспечение режима поддержания требуемой скорости движение путем автоматического регулирования возбуждения тяговыхдвнга тел ей па любом соединен ни двигателей уменьшает число переключений в силовых цепях при прохождении участков с постоянной сно ростью движения, способствуя увеличению срока службі,і силової аппаратуры, а также снижает утомляемость машиниста (повышав безопасность движения), так как исключается необходимость частого переключения рукоятки контроллера машиниста.

Постройке электропоезда ЭР200 предшествовал анализ восемнадцати вариантов схемы силовых цепей, которые можно объединить в следующие три основные группы:

схемы с реостатным пуском, релейно-контакторным роплирова пнем пуско-тормозных реостатов и возбуждения тяговых двигателей, электрическим рекуперативно-реостатным торможением с независимым возбуждением тяговых двигателей посредством статичес кого возбудителя и с перегруппировкой тяговых двигателей;

схемы с реостатным пуском, релейно-контакторным регулированием пуско-тормозных реостатов и возбуждения тяговых двигателей, электрическим реостатным торможением с самовозбуждение.1, тяговых двигателей;

схемы с реостатным пуском, плавным регулированием пуско-тормозных реостатов и возбуждения тяговых двигателей посредством управляемых полупроводниковых приборов в режимах тяги и электрического реостатного торможения с самовозбуждением тяговых двигателей.

Схемы первой группы с использованием рекуперативно-реостат ного торможения в период проектирования электропоезда ЭР200 характеризовались большими габаритами и массой электрооборуде вания из-за необходимости установки в силовой цепи быстродейс вующих защитных контакторов, реакторов для уменьшения скорг сти нарастания тока двигателя в аварийных режимах, статических возбудителей (трансформаторов возбуждения и тпристорных регуляторов), высоковольтных реле и др. Эти схемы были отклонен?-' еще и потому, что у электропоезда ЭР200, состоящего из 14 вагонов, тормозная мощность при рекуперативном торможении могла бы дс стичь 18 тыс. кВт и для ее потребления на участке электропитаиш не оборудованном пнверторными установками, должны были бы находиться в тяговом режиме не менее четырех других электровг или электропоездов, что мало вероятно. В связи с этим более . емлемыми были признаны схемы второй и третьей групп с непі зованием электрического реостатного торможения с самовозбу> мнем тяговых двигателей. Проектную разработку схемы сило цепей электропоезда выполняли в двух вариантах:

ступенчатый реостатный пуск и ступенчатое регулирование зЬуждснпя с использованием в режиме самовозбуждения при реостатном торможении той же релей но-контактор ной аппаратуры регулирования возбуждения тяговых двигателей, что и в режиме тяги для ослабления возбуждения. Пусковые реостаты выводятся ступенями посредством реостатного контроллера иод управлением реле ускорения. На каждом соединении тяговых двигателей предусмотрено восемь ступеней ослабления возбуждения посредством сдвоенного контактора, специального контроллера с двусторонним вращением кулачкового вала и коитакторными элементами, снабженными дупогашением, поскольку в процессе усиления возбуждения указанные коитакторпые элементы работают под током. Ступенчатое усиление возбуждения тяговых двигателей при реостатном торможении осуществляется этим же силовым контроллером;

2) ступенчатый реостатный пуск и ступенчатое регулирование возбуждения тяговых двигателей в режиме тяги и плавное импульсное регулирование возбуждения тяговых двигателей в режиме торможения.

В обоих вариантах были предусмотрены два соединения тяговых двигателей в тяговом режиме: последовательное восьми двигателей каждой пары моторных вагонов и параллельное двух силовых ценен по четыре тяговых двигателя в каждой цепи.

При сравнении вариантов предпочтение было отдано второму варианту, так как применение полупроводниковой тнристорной техники взамен релейно-контакторной способствует уменьшению массо-габаритных показателей и повышению надежности регулирующей электроаппаратуры.

При более подробной проработке схемы силовых цепей по второму варианту была поставлена задача использовать тиристорный ре-.улятор для возбуждения тяговых двигателей не только в режиме электрического торможения, но и в тяговом режиме, а также для Главного межступенчатого регулирования сопротивления пуско-тЪрмозного реостата. В результате был разработан универсальный Тиристорный регулятор, обеспечивающий работу силовых цепей в "режимах: плавного межступенчатого регулирования сопротивления пускового реостата при последовательном и параллельном соединениях тяговых двигателей; плавного двустороннего регулирования возбуждения в тяговом режиме при любом соединении тяговых дви-ателей; плавного двустороннего регулирования возбуждения тяговых двигателей в режиме реостатного торможения с самовозбуждением и в диапазоне скоростей 200—110 км/ч при постоянном сопро-5Ч1ении тормозного реостата; плавного двустороннего регулнрова-возбуждения тяговых двигателей в диапазоне скоростей 110— 'км/ч со ступенчатым выводом тормозного реостата либо плавного ^ступенчатого регулирования сопротивления тормозного реоста-при постоянном возбуждении тяговых двигателей в том же днапа-е скоростей.

I 1 I

Для переключения тиристорного регулятора из одного режим, і другой использованы четыре контакторпых элемента груииоїк *

NНОГОПОЗИЦПОННОГО СИЛОВОГО КОНТрОЛЛера, ОДИН КОНТаКТОр ТО]) л

зного переключателя и одни индивидуальный контактор. Бла# ря том\ что при плавном межетупеичатом импульсном регули, нни пускового реостата представляется возможным увеличить л h пени реостата и уменьшить число контакторных элементов реось ц ного контроллера, все переключения тиристорного регулятора \ пуско-тормозных резисторов выполняют одним и тем же СИЛОВЫ» контроллером.

Анализ принятой для рабочего проектирования схемы силовык цепей показал, что применение универсального тиристорного ре гулятора позволило получить стабильные пусковые и тормозпы І характеристики электропоезда при постоянных значениях пусково го и тормозного токов во всем диапазоне скоростей и обеспечило возможность плавно менять уставку токов в широких пределах. Kpo-j ме того, появилась возможность без какого-либо усложнения схе-j л*ы иметь очень низкую скорость окончания реостатного торможения, практически равную 10 км/ч, хотя из-за больших токов, возникающих в случае срыва регулирования на последней ступени тормозного реостата, скорость окончания реостатного торможения по результатам испытаний опытного поезда была повышена до 35 км/ч.

При техническом проектировании возникал также Еонрос об использовании схемы силовых цепей с безреостатным пуском, но этот вариант сразу же отпал по следующим соображениям. Для высокоскоростного электропоезда характерным режимом работы яві ляются повторные разгоны после прохода участков с пониженной скоростью. Эти разгоны выполняются при работе тяговых двигатен лей либо па естественной характеристике полного возбуждения,! либо па безреостатных позициях ослабленного возбуждения. При! этом цепи быстро переключаются в режим регулирования возбуждения тяговых двигателей и потерн энергии в реостатах почти отсутствуют. Некоторые потерн энергии имеют место при редких реостат [ тных пусках после остановок поезда либо после прохода мест с очень низкой допустимой скоростью движения, что неизбежно в период освоения высокоскоростного движения на магистрали и в период реконструкции липни. Как отмечалось, эти пусковые потери невелики благодаря применению последовательного соединения восьми двигателей моторной секции. Вместе с тем попытка дальнейшей минимизации пусковых потерь путем использования безреостатного пуска с импульсным регулированием взамен реостатного пуска с межступенчатым импульсньш регулированием и универсальным тирис торным регулятором привела бы к увеличению массы моторных вагонов. Увеличились бы также габариты электрооборудования и ъ<\ никли дополнительные трудности его размещения с учетом удовлет вореппя специальных требований по обеспечению необходіг ц аэродинамических показателей моторных вагонов ЭР200. Уч.яг

1вая в расчетах фактические потерн Энергии в преобразовательной Гостановке при импульсном регулировании, установили, что незначительная экономия элекфоэпер! ии не окупила бы дополнительные капитальные затраты при переходе к безреопатному пуску элект-Шоезда ЭР200. Безусловно вариант схемы с безреостатным пуском T$oi быть конкурентоспособным при условии отказа от реостатного тормоза и замены его рекуперативным тормозом с использованием импульсного регулятора в режимах тяги и торможения. Однако по условию обеспечения устойчивого приема рекуперируемой энергии такой вариант возможен лить в случае оборудования, \ линии установками для инвертирования избыточной электроэнергии и передачи ее во внешнюю систему электропитании магистрали. ■Эти условия не обеспечивались в период постройки н опытной эксплуатации электропоезда ЭР200.

За исключением электрического торможения и способа регулирования тока и возбуждения тяговых двигателей схема силовых це-I пей электропоезда ЭР200 во многом сходна со схемой серийного пригородного электропоезда ЭР2, в которой также применены два соединения тяговых двигателей н переход с одного соединения на другое осуществляется мостоеым способом. Общим для силовых схем обоих электропоездов является применение одного быстродействую-f щего выключателя, девяти полюсов электропневматических контакторов, одного силового контроллера и одного реверсора. На мо-! торном вагоне электропоезда ЭР200 дополнительно установлены тормозной переключатель, тирпсторный регулятор, входной фильтр, применены малогабаритные обдуваемые резисторы пуско-тормоз-ного реостата, мощность которого не накладывает никаких ограничений на режимы пуска и реостатного торможения.

К особенностям схемы силовых цепей ЭР200 можно отнести воз-i можность независима^ работы каждого моторного вагона двухвагоп-■ ной секции при скоростях 120 км ч и выше, что имеет существенное I значение в случае аварийного отключения одного нз вагонов мотор-; пой секции.

В схеме силовых цепей ЗР200 установлены два сдвоенных линей-! ных контактора, разделенные контактором тормозного переклю-' чателя. При последовательном соединении тяговых двигателей работает только один контактор, а при параллельном — оба. Это поз-} волило применить в качестве линейных серийные контакторы f ПКУ-2 п не разрабатывать специальный контактор с продолжительным током 700—800 А. Такое решение позволило также иметь при параллельном соединении две независимые группы двигателей. Тяговые двигатели реверсируются путем переключения обмоток якорей, а "не обмоток полюсов. Такой способ реверсирования позволил для обеспечения тормозного режима сократить число контакторов тормозного переключателя на 8 шт.

эгЭти и другие мероприятия обеспечили уменьшение общего коли-^ва коммутационной (переключающей) аппаратуры в схеме сп-ЭДх цепей электропоезда ЭР200.

Датчик скорости противоюзного и противобоксовочного устройства | Электропоезд ЭР200 | Принципиальная схема тиристорного регулятора