Учебное пособие
по изучению устройства и работы электрического, пневматического механического оборудования вагонов метрополитена серии 81 – 717, 81 – 714
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Вагоны метрополитена серии 81 – 717 и 81 – 714 приводятся в движение 4 – мя тяговыми двигателями типа ДК117А с последовательным возбуждением. Поезд формируется из одних моторных вагонов, управляемых по системе многих единиц с помощью 72 поездных проводов управления.
Вагоны изготавливаются в двух исполнениях: модель 81 – 717 головной с кабиной управления и модель 81 – 714 промежуточный с постом управления от переносного пульта для маневровых работ. Вагоны оборудованы устройствами резервного управления, АРС и могут дополнятся системой авто ведения.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ВАГОНОВ 81 – 717, 81 – 714
81 – 717 81 – 714
|
Масса вагона (т) |
34 |
33 |
|
Конструкционная скорость (км/час) |
90 |
90 |
|
Число тяговых двигателей типа ДК117А (шт.) |
4 |
4 |
|
Мощность 4 тяговых двигателей (суммарная 4х 110 кВт) |
440 |
440 |
|
Время набора скорости до 80 км/час при максимальной нагрузке на вагон 81 – 717 – 21,7 т, 81 – 714 – 23 т (с) |
40 |
40 |
|
Среднее ускорение вагона при средней нагрузке 9 т на горизонтальном участке пути до выхода на автоматическую характеристику полного поля (м/с2) |
1,2 |
1,2 |
|
Среднее замедление вагона на горизонтальном участке пути при средней нагрузке 9 т со скорости 80 км/час до полной остановки поезда (м/с2) |
1,0 – 1,2 |
1,0 – 1,2 |
|
Степень ослабления поля: моторный режим % тормозной режим % |
70, 50, 37, 28 |
|
|
48 – 100 |
48 – 100 |
|
|
Часовой ток двигателя (А) |
330 |
330 |
|
Часовая мощность двигателя (кВт) |
110 |
110 |
|
Длительный ток двигателя (А) |
280 |
280 |
|
Номинальное напряжение на коллекторе (В) |
375 |
|
Для управления тяговыми двигателями, электрическими групповыми аппаратами, индивидуальными электропневматическими и электромагнитными реле и другими приборами, устройства соединены между собой проводами, образующими электрические схемы (цепи) трех видов: силовая, управления и вспомогательная.
1. СИЛОВАЯ СХЕМА служит для соединения тяговых двигателей с электрическими аппаратами, индивидуальными контакторами, катушками реле и другими приборами обеспечивающими:
- соединение силовой цепи вагона с контактным рельсом;
- изменение скорости и направления вращения якорей тяговых двигателей;
- переключение тяговых двигателей с моторного на тормозной режим и обратно;
- контроль и защиту тяговых двигателей и аппаратов силовой цепи от токов короткого замыкания и перегрузки;
- заземление силовой цепи.
2. ЦЕПЬ УПРАВЛЕНИЯ служит для переключения электрических групповых аппаратов, индивидуальных электропневматических и электромагнитных контакторов силовой цепи каждого вагона.
Цепь управления включает ряд электромагнитных реле и вентильных катушек, контакты и контакторы индивидуальных и групповых аппаратов, которые обеспечивают порядок переключения отдельных аппаратов и приборов, контроль за их работой и состоянием силовой цепи.
Питание цепи производится от аккумуляторной батареи 50 – 80 В и блока питания собственных нужд БПСН.
3. ВСПОМАГАТЕЛЬНАЯ ЦЕПЬ служит для включения вспомогательного электрического оборудования.
Во вспомогательную цель высокого напряжения (825 В) включаются: печи отопления, электромагнитные контакторы и цепи подзаряда аккумуляторных батарей, БПСН, цепь мотор – компрессора, нулевое реле, освещение салонов.
Во вспомогательную цепь низкого напряжения включаются: аварийное освещение, красные фары и прожекторы, управление: освещением пассажирского салона, БПСН, мотор – компрессорами, раздвижными дверями.
СИЛОВАЯ ЦЕПЬ ВАГОНОВ 81 – 717 и 81 – 714.
Основное электрическое оборудование силовой цепи:
· 4 токоприемника типа ТР – 3А;
· главный предохранитель типа ПНБ5 – 1250/630;
· главный разъединитель ГВ – 10Е;
· 5 линейных контакторов типа ПК – 162А;
· 4 тяговых двигателя типа ДК – 117А;
· переключатель положений – ПП типа ПКГ – 761АУ2;
· групповой реостатный контроллер – РК типа ЭКГ – 36АУ2;
· 2 электромагнитных контактора типа КПД 113 – КШ1 и КШ2;
· панель РП;
· 2 силовые катушки реле РУТ, установленные в 1 – ой и 2 – ой группах тяговых двигателей;
· индуктивный шунт типа ИШ – 10А – 1;
· тиристорный регулятор, изменяющий поле тяговых двигателей (генераторов) от 48 % до 100 % на тормозном режиме силовой схемы;
· сопротивления пуско – тормозные и ослабления поля типа КФ – 47А;
· 4 заземляющих устройства – ЗУМ.
На вагонах, выпускаемых с 1987 г. в силовой схеме стали устанавливать дифференциальную защиту от буксования колесных пар при пуске и опрокидывании их при резком электрическом торможении.
Взамен силовой катушки РПЛ устанавливается быстродействующий выключатель БВ способный самостоятельно отключить силовую схему при возникновении в ней токовых перегрузок и коротких замыканий.
ОБ ИЗМЕНЕНИЯХ В СИЛОВОЙ СХЕМЕ ВАГОНОВ СЕРИИ 81 – 717 И 81 – 714
На основе длительной эксплуатации вагонов серии 81 – 717 и 81 – 714 выявилась необходимость в отдельной конструктивной и схемной модернизации электрооборудования с целью его эксплуатационной надежности.
На вагонах, выпускаемых вагоностроительными заводами, сделаны следующие изменения в силовой схеме:
1. Исключены силовые контакты у реле ТР в силовой схеме, подававшее напряжение к катушке РЗ – 3. Теперь оно подается на РЗ – 3 через электромагнитный контактор КСБ 2.
2. Исключен из схемы тормозного режима силовой кулачек ПТ 10.
3. Исключены из схемы силовые кулачки РК20 и РК27.
4. Вместо реле РПЛ устанавливается быстродействующий выключатель БВ, способный самостоятельно разорвать силовую цель при его срабатывании.
5. Из силовой схемы исключено омическое сопротивление величиною в 1,14 Ома, которое ранее вводилось в схему (когда не было БВ) на 0,5 – 0,7 с после отключения ЛК5, для того, чтобы избежать неприятного толчка в момент разбора схемы тормозного режима.
6. Теперь ЛК5 защищает 2 – ую группу тяговых двигателей при подключении ее к контактному рельсу на параллельном соединении групп тяговых двигателей.
7. В силовую схему введена дифференциальная защита, которая разбирает силовую схему вагона, если ток в одной из групп тяговых двигателей окажется на 120 + 20 А больше, чем в другой.
8. Изменены величины пуско – тормозных сопротивлений на вагонах, где установлены БВ и дифзащита, что улучшило плавность пуска и торможения.
В тяговом режиме общая величина пусковых сопротивлений вместо 4,35 Ома стала 4,268 Ома.
Величина тормозного сопротивления вместо 2,02 Ома стала 2,25 Ома.
АППАРАТЫ СИЛОВОЙ ЦЕПИ ВАГОНОВ СЕРИИ 81 – 717 и 81 – 714
Прежде, чем подробно разобрать схему силовой цепи, кратко определим назначение аппаратов, входящих в ее схему.
Основой схемы силовой цепи каждого вагона служат 4 тяговых двигателя типа ДК – 117А. Мощность каждого из них равна 110 кВт, а суммарно на вагон это составит 440 кВт.
Напряжение: ход 375 В
тормоз 750 В.
Ток часовой (А) 330.
Число оборотов об/мин 1480.
Самовентилируемый, последовательного возбуждения.
Тип обмотки – петлевая, с уравнительными соединениями.
Число коллекторных пластин 210 шт..
Число пазов якоря 42 шт..
Шаг по пазам 1 – 11.
Шаг по коллектору: а) обмотки якоря 1 – 2
б) уравнительных соединений 1 – 106.
Подшипники: а) со стороны коллектора – роликовый № 30 – 32310
б) со стороны вентилятора – шариковый № 70 – 413.
Число полюсов: главных – 4, дополнительных – 4.
Число витков на катушке (на один полюс): а) главный полюс 26
б) дополнительный полюс 15.
Соединение катушек: а) главных полюсов – последовательное
б) дополнительных полюсов – последовательное с
якорем вместе.
Воздушный зазор: а) между главным полюсом и якорем: середина 2,5 мм
край 7,5 мм
б) под дополнительным полюсом и якорем 3,5 мм.
Число щеткодержателей 4.
Число щеток в щеткодержателе 2.
Марка щетки ЭГ84 или ЭГ61.
Размер щетки 10 х 32 х 50 мм.
Высота щеток минимальная 2,5 мм, максимальная 50 мм.
Давление на щетку (кг) 1,75 – 2,65.
Масса двигателя (кг) 780.
Предельный диаметр изношенного коллектора 230 мм.
Напряжение между коллекторными пластинами: мотор. 7,8 В
тормоз. 15,6 В.
По условиям коммутации напряжение между коллекторными пластинами тягового двигателя не должно быть более 21 – 22 В.
Так как фактическое напряжение между коллекторными пластинами значительно меньше, что гарантирует устойчивую работу двигателя в моторном и тормозном режимах с любой допустимой скорости.
Увеличение воздушного зазора между главным полюсом и якорем с 2,5 мм в центре до 7,5 мм по его краям уменьшило степень магнитного насыщения машины, что положительно сказалось на электромеханических и тяговых характеристиках. Тяговый двигатель ДК – 117А получился скоростным и обеспечивает более высокие ускорения поезда.
ЛИНЕЙНЫЕ КОНТАКТОРЫ ВАГОНОВ СЕРИИ 81 – 717, 81 – 714
Линейные контакторы предназначены для присоединения и отсоединения групп тяговых двигателей от контактного рельса, как в процессе нормальной работы, так и при разрыве силовой цепи во время перегрузок или при коротких замыканиях.
В силовой схеме вагонов серии 81 – 717 и 81 – 714 установлено по 5 электропневматических линейных контакторов типа ПК – 162А – 1 имеющих искрогашение. Включаются они силой сжатого воздуха в 5 атм., поступающего в цилиндр линейного контактора, а отключаются специальной пружиной, установленной внутри пневмоцилиндра. Впуск и выпуск воздуха из цилиндра производится электромагнитным вентилем 2 включающего типа.
В целях устранения неприятных толчков в момент отключения тяговых двигателей предусмотрено введение в силовую схему омического сопротивления на 0,5 – 0,7 с. На моторном режиме величиною 1,14 Ом с помощью ЛК5, а на тормозном режиме величиною 1,73 Ом при помощи ЛК2. Введение на короткое время в силовую схему омического сопротивления уменьшает ток и напряжение, приложенное к тяговым двигателям, что и позволяет избежать неприятных толчков.
Состоит из: 1. контактор ПК – 162; 2. вентиль электромагнитный; 3. контакты блокировочные; 4. пальцы контактные.
ЗАЩИТА СИЛОВОЙ ЦЕПИ
Защита силовой цепи от длительных перегрузок и токов короткого замыкания в случаях несрабатывания других защитных средств. На моторном режиме защита осуществляется с помощью главного предохранителя и реле перегрузок: РПЛ, РП1 – 3, РП2 – 4.
На тормозном режиме защита осуществляется с помощью реле перегрузок РП1 – 3, РП2 – 4, а также реле заземления РЗ – 1, которое срабатывает при аварийном заземлении любой точки силовой цепи. На тормозном режиме включается также теристорная защита – реле РЗ – 3.
Она срабатывает при возрастании тока якорей до 460 А.
При таком токе на ступени тормозного реостата Л12 – Л9 падение напряжения составит 32 В и информация об этом поступит в формирователь импульсов БУ. Из БУ придет сигнал на открытие тиристоров защиты Т7 и Т8, что вызовет срабатывание РЗ – 3.
Срабатывание любого реле: РПЛ, РП1 – 3, РП2 – 4, РЗ – 1, РЗ – 3 вызывает отключение линейных контакторов и силовой цепи моторного или тормозного режимов.
Ток срабатывания РПЛ 1200 – 1300 А.
Ток срабатывания РП1 – 3, РП2 – 4 620 – 660 А.
Ток срабатывания РЗ – 1 0,35 – 0,53 А.
Ток срабатывания РЗ – 3 40 – 60 А.
Главный предохранитель – длительный ток 500 А.
При токе 1000 А сгорает за 15 – 20 с.
ГЛАВНЫЙ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬ типа ПНБ5 – 1250/630 – П ВАГОНОВ СЕРИИ 81 – 717, 81 – 714
Защищает силовую цепь вагона от длительных токов перегрузки и токов короткого замыкания.
Главный предохранитель рассчитан на прохождение по нему тока в 500 А.
При прохождении по нему тока в 1000 А он сгорает за 15 – 20 с.
Конструктивно он выполнен следующим образом: внутри фарфорового полого изолятора в виде 4 – х угольника расположена плавкая вставка. Свободное пространство между плавкой вставкой и стенками фарфора заполняют веществом, способствующим гашению вольтовой дуги, возникающей в момент плавления плавкой вставки.
Состоит из(рис. см. далее): 1. ящик; 2. зажим; 3. предохранитель на 500А; 4. зажим контактный; 5. трубка; 6. подвеска; 7. предохранитель на 30А; 8. шина.
ПАНЕЛЬ С РЕЛЕ ПЕРЕГРУЗКИ – РП И РЕЛЕ ЗАЗЕМЛЕНИЯ – РЗ ВАГОНОВ СЕРИИ 81 – 717, 81 – 714
На изоляционной панели, установленной в ящике ЯР13, расположены 7 реле: РПЛ, РП1 – 3, РП2 – 4, РЗ – 1, РЗ – 3, РЗ – 2 и реле «возврат РП».
Первые 6 реле, имеющимися у них ударниками, на якоре воздействуют на один общий валик РП, который отводит чувствительную защелку от седьмого реле «возврат РП». Срабатывая, оно размыкает блокировочные контакты РП, установленные в цепи управления, вызывая отключение линейных контакторов типа ПК 162А.
Ток срабатывания РПЛ 1200 – 1300 А.
Ток срабатывания РП1 – 3, РП2 – 4 620 – 660 А.
Ток срабатывания РЗ – 1 при напряжении
120 – 180 А 0,35 – 0,53 А.
Ток срабатывания РЗ – 3 40 – 60 А.
Катушки РЗ – 2 и «возврат РП» срабатывают от напряжения не ниже 45 В, которое появляется в электрической цепи где они стоят.
Силовые катушки РПЛ, РП1 – 3 и РП2 – 4 установлены в электрической цепи якорей 1 – ой и 2 – ой групп тяговых двигателей.
РЗ - 1
Класс изоляции кабеля и проводов используемых в силовой цепи рассчитаны на напряжение контактного рельса. В момент электрического торможения 2 последовательно соединенные двигателя – генератора на короткое время создают в силовой цепи напряжение, которое в 2 раза может превышать напряжение контактного рельса.
Чтобы потенциал напряжения на изоляции кабелей и проводов при тормозном режиме не превышал напряжения контактного рельса, между 2 – ым и 4 – ым тяговыми двигателями с помощью блокировочных контактов переключателя моторно – тормозного режима ПТУ3 создается заземление. В эту электрическую цепь включают реле РЗ – 1. При хорошей изоляции проводов и аппаратов силовой цепи ток по катушке не протекает. Если в процессе торможения возникнет пробой изоляции или короткое замыкание, то создается замкнутый контур, который при напряжении 120 – 180 А и токе величиною 0,35 – 0,53 А вызывают отключение РП.
РЗ – 3 ТИРИСТОРНАЯ ЗАЩИТА ВАГОНОВ СЕРИИ 81 – 717, 81 – 714
При служебном электрическом торможении от максимальной скорости до 65 – 50 км/час (в зависимости от загруженности вагона) регулирование поля тяговых двигателей осуществляется тиристорным регулятором, изменяющим поле от 48% до 100%. При срыве (неисправности) тиристорного ключа регулирования поля электродвигателей защита тормозного контура осуществляется с помощью тиристоров защиты Т7, Т8 и реле РЗ – 3.
При появлении в цепи якорей тяговых электродвигателей тока свыше 460 А тиристорные ключи Т7 и Т8 открываются, по катушке РЗ – 3 начинает протекать ток силовой цепи. При достижении в ней тока 40 – 60 А происходит срабатывание РП.
РЗ – 2
При возникновении неисправности в электрической схеме управления вагоном катушка РЗ – 2 через блокировочный контакт отключенного контактора ЛК4 подключается к земле. Подав из кабины управления на 24 поездной провод напряжение + батарей, вызывается искусственное срабатывание РП на неисправном вагоне.
«ВОЗВРАТ РП»
Для восстановления РП в рабочее состояние после его срабатывания на катушку «возврат РП» подается напряжение из кабины управления по 17 поездному проводу. Установленная на якоре катушки защелка взаимодействует с валиком, оставляет блокировочные контакты РП во включенном положении, создавая электрическую цепь включения линейных контакторов от проводов управления поездом.