Оборудование электроснабжения вагона

2.19.1 Ящик аккумуляторной батареи

Ящик аккумуляторной батареи предназначен для размещения в нем аккумуляторной щелочной батареи.

Металлический ящик состоит из стального корпуса со съемной передней крышкой и выдвинутых поддонов, на которые установлен комплект аккумуляторных элементов. Конструкция ящика предусматривает надежную естественную вентиляцию внутри него и подъемную верхнюю крышку для удобства обслуживания батареи непосредственно на вагоне. Так как аккумуляторный ящик не изолирован от корпуса вагона, внутренняя конструкция ящика предусматривает изоляцию между корпусом и элементами.

Снаружи ящика установлен клеммник для подсоединения проводов внешнего и внутреннего монтажа и два блока с предохранителями типа ПП-28 на 31,5 А каждый, для защиты электрических цепей (обозначение по схеме ПА1 и ПА2).

Щелочная аккумуляторная батарея предназначена для питания низковольтных вспомогательных цепей и цепей управления напряжением +75В.

Аккумуляторная батарея состоит из 52-х аккумуляторных элементов типа НКН-80 (80 – емкость аккумуляторного элемента в ампер часах), расположенных в 13-ти модулях по 4-ре в каждом. Общий вид аккумуляторной батареи представлен на рис.72.

Рис.72 Аккумуляторная батарея

Аккумуляторный элемент, представлен на рис.73, состоит из блоков положительных и отрицательных пластин(2,6), выполненных в виде стальных никелированных решеток, ячейки которых наполнены активной массой и размещенных в стальном закрытом корпусе (1),(7).

Активная масса положительных пластин- гидрат окиси никеля Ni(OH)₃; активная масса отрицательных пластин- порошкообразная смесь губчатого железа с гидратом окиси кадмия (Cd+Fe).

Пластины соединены с выводными зажимами (3,5), расположенными на верхней части корпуса ( «+» и «-»). Сверху корпуса имеется отверстие для заливки внутрь элемента электролита и выхода газов, завертывающееся пробкой с резиновым уплотнением (4). При повышении давления газов внутри корпуса элемента резиновое кольцо отходит от пробки, и газы выходят в атмосферу.

В качестве электролита применяется раствор едкого калия плотностью 1,19-1,21 г/см³ с добавлением моногидрата лития.

Между собой аккумуляторные элементы соединяются последовательно металлическими перемычками, образуя общее напряжение 70-75В.

Внутри аккумуляторного ящика проложены два провода марки ПГРО-10-1000В, для подсоединения элементов к электрической схеме. «Плюс» аккумуляторной батареи подключается к 10-му поездному проводу, «заземление» минусовых клемм происходит в «земляной» коробке. Схема подключения аккумуляторных батарей показана на рис.74.

Рис.73 НКН-80

Аккумуляторный ящик подвешен к раме вагона слева.

На вагонах Еж3 и всех вагонах Еж применялась система заряда аккумуляторной батареи от напряжения контактной сети 750В через цепи освещения, добавочные резисторы ящиков ЯС-35 и ЯС-24, печи отопления кабины. Такой заряд назывался зарядом по току, т.к. в течение суточной работы на линии ток подзаряда менялся незначительно и было достаточно для надежной работы аккумуляторов в установленном режиме работы вагонов на линии, обеспечив превышение суммы I_зарядах время заряда над I_{разряда}х время разряда, как 2 (т.е. КПД батареи в расчете принимается как 0,5) и баланс батареи будет обеспечен.

В такой системе добавление дополнительных потребителей всегда нарушает баланс и включение АРС, БУР, АСНП и др., требует дополнительной установки зарядных устройств.

Чтобы уйти от этого недостатка начиная с вагонов 81-717 (714) стали применять заряд по напряжению со статического преобразователя с большей избыточной полезной мощностью 5 кВт (БПСН, ББЭ, ДИП). Но при заряде по напряжению, напряжение поддерживается постоянным 80В и по мере заряда батареи ток падает вплоть до 0,2 А.

Такая система современна, не имеет лишних потерь, но требует тщательного ухода за аккумуляторными батареями. В результате количество элементов в аккумуляторной батарее сократилось до 52, вместо 56-ти, т.к. при глухом заряде напряжение на каждом элементе составляет 1,5-1,6В.

По требованиям европейских стандартов, защита должна быть расположена, как можно ближе к источнику питания. Поэтому, на вагонах 81-717 и 81-714 предохранители ПА установлены на корпусе аккумуляторного ящика.

Рис.74 Схема подключения аккумуляторной батареи на вагоне

2.19.2 Блок бортового электроснабжения ББЭ

Блок ББЭ-6У2 является статическим инвертором, преобразующим контактное напряжение 750 В в постоянное стабилизированное напряжение 80 В. От блока ББЭ напряжением 80 В питаются низковольтные вспомогательные цепи, цепи управления, осуществляется подзаряд аккумуляторной батареи и подается 80 В на включение ламп освещения салона.

Рис.75 Электрическая схема подключения блока ББЭ

В блоке расположены контакторы управления преобразователем бортового электроснабжения КМ-1 и контактор включения освещения салона–КМ-2 (Тип МК1-20). Схема управления блоком ББЭ представлена на рис.76.

Система автоматического управления блока бортового электроснабжения (БУБВЭ) поддерживает напряжение заряда аккумуляторной батареи в установленных пределах 72 - 84 В.

Включение блока на аккумуляторную батарею с выхода вторичной стороны преобразователя, осуществляется через выключатель батареи ВБ и выключатель А24.

Электрическая схема подключения блока ББЭ представлена на рис.75.

Защита блока по первичной стороне осуществляется электронной максимальной токовой защитой, защитой от перегрева обмоточных элементов, защитой от ассиметрии напряжения на конденсаторах входного фильтра, а также предохранителем П4.

При срабатывании защит, установленных в блоке, отключается контактор КМ1 и неисправный блок отключается от контактной сети. Через 26-28 сек автоматически происходит повторный запуск блока. Если в течение последующих 12-14 сек вновь произойдет срабатывание защиты, то контактор КМ1 отключается и включается поездная сигнализация (загорается сигнальная лампа ЛЗП) и дальнейший запуск блока не производится. При этом в блоке

Рис.76Схема управления блоком ББЭ

управления БУ ББЭ происходит запоминание вида срабатывания защиты со светодиодной индикацией на лицевой панели блока управления.

Последующий запуск блока осуществляется после снятия и повторной подаче 80 В выключателем А24.

Аппарат подвешен к раме вагона на изоляторах слева.

2.19.3 Источник питания ДИП-01К

Источник питания ДИП-01К выполняет практически те же функции что и БПСН и ББЭ. Коренное отличие ДИП-01К от БПСН и ББЭ является принципиально новое решение- использование IGBT модулей (силовые транзисторы), применение которых позволило создать компактную, современную конструкцию статического преобразователя с массой 56 кг, вместо 280 кг у БПСН и ББЭ.

Технические данные

1. Мощность выходная максимальная, кВт -4,8;

2. Входное напряжение постоянного тока, В -550-975;

3. Выходное напряжение постоянного тока, В -78-82;

4. Уставка автоматического ограничения выходного тока, А -58-62;

5. Масса, кг -56.

Источник питания ДИП представлен на рис.77, его монтажная схема представлена на рис.78.

Источник содержит входной фильтр, полумостовой инвертор, выпрямитель с нулевой точкой, выходной фильтр, датчики тока, термодатчик, плату питания и защиты, плату регулятора и плату коммутаторов.

Подключение входного высокого напряжения осуществляется к клеммам ХТ1.2(+) и ХТ1.4(-). Нагрузка подключается к клеммам ХТ3.1(+) и ХТ3.2(-). Сигнал управления (+75В) внешним входным контактором выведен на клемму ХТ3.3. Выход силового ключа цепей освещения (+75В) выведен на клемму ХТ3.4. Внешние команды управления источником поступают на разъем ХР1, расположенный на правой боковой стенке источника.

ХР1.1-0;

ХР1.2- подача поездного сигнала включения источника;

ХР1.3- подача сигнала управления внешним входным контактором источника;

ХР1.4- подача поездного сигнала включения освещения в салоне вагона:

ХР1.5- выдача сигнала отказа;

ХР1.6- подача вагонного сигнала включения источника;

ХР1.7- подача вагонного сигнала включения освещения в салоне вагона.

Рис.77 Источник питания ДИП-01К

Управление источником (включение и выключение) осуществляется тумблером ВБП, расположенным в 1-м блоке пульта управления (см. рис.106).

Входной фильтр предназначен для сглаживания пульсаций входного тока и защиты инвертора от бросков входного напряжения.

Силовой инвертор преобразует постоянный ток в переменный.

Выпрямитель, состоящий из диодного модуля А4 и выходного фильтра, преобразует переменный электрический ток в постоянный.

Индукционные датчики тока выполнены на трансформаторах тока ТА1 и ТА2. Измерительным элементом термодатчика является диод VD1.

Плата питания и защиты обеспечивает:

- преобразование бортового напряжения 52-84В в стабилизированное напряжение «+15В» для питания собственных нужд источника;

- индикацию наличия бортового напряжения (светодиод «+80В»);

- индикацию исправности источника питания собственных нужд «+15В»;

- защиту от снижения бортового напряжения ниже 30В с целью предотвращения выхода из строя источника питания собственных нужд с одновременной индикацией (светодиод «30В»);

- защиту от превышения входного напряжения источника выше максимально допустимого напряжения с одновременным прерыванием работы инвертора и индикацией этого режима (светодиод «Uмах»);

- защиту от снижения входного напряжения источника ниже уровня минимально допустимого напряжения с одновременным прерыванием работы инвертора и индикацией этого режима (светодиод «Uмin»);

- защиту от превышения температуры охладителя силовых элементов уровня 70ºС с одновременным уменьшением уставки автоматического ограничения выходного тока и индикацией этого режима (светодиод «70ºС»);

- защиту от превышения температуры охладителя силовых элементов уровня 85ºС с одновременным прерыванием работы инвертора и индикацией этого режима (светодиод «85ºС»);

- защиту от аварийного превышения максимально допустимого значения тока через IGBT транзисторы с одновременным отключением силового инвертора и индикацией этого режима (светодиод «Imax»), при этом на клемму ХР1.5 выдается сигнал «ОТКАЗ» и снимается сигнал включения входного контактора (КПП) с клеммы ХТ3.3.

Плата регулятора А2 формируют управляющие импульсы для транзисторного модуля А3 и посредством изменения их длительности обеспечивает:

- поддержание стабилизированного выходного напряжения источника (78-82В) в диапазоне изменения выходных токов от 0 до 58-62А и входного напряжения от 550В до 975В;

- ограничение максимального выходного тока на уровне 58-62А.

Плата коммутаторов А5 содержит электронный ключ управления цепями освещения салона вагона, а также узел обработки внешних команд управления источником. Включение ключа цепей освещения индицируется красным светодиодом «Осв», а подача напряжения на катушку входного контактора КПП- зеленым светодиодом «Вкл», расположенными на плате коммутаторов.

Источник питания ДИП-01К подвешен к раме вагона слева.

Рис.78 Электромонтажная схема источника питания ДИП-01К

2.20 Автоматический выключатель ВБ-630

Выключатель автоматический ВБ-630 предназначен для защиты электрооборудования силовой схемы вагонов метрополитена на моторном режиме от токов короткого замыкания. Общий вид выключателя представлен на рис.79.

Технические данные

1. Номинальный ток, А -630;

2. Номинальное напряжение, В -750;

3. Номинальный режим работы выключателя -продолжительный;

4. Время срабатывания выключателя, не более ,мс -1;

5. Номинально напряжение цепи управления, В -75;

6. Уставка по току срабатывания:

датчиков в общей цепи, А -1500;

датчиков в разветвленной цепи, А -800.

Выключатель состоит из четырех блоков:

КУ- контактное устройство;

БУ- блок управления;

ПК- панель конденсаторов;

БВ- блок варисторов;

Рис.79 Выключатель ВБ-630

Структурная схема выключателя представлена на рис.80, где :

КУ- контактное устройство;

КДС- контактно-дугогасительная система;

ДТ- датчик тока;

ЭМП- электромагнитный привод;

ИДП- индукционно-динамический привод;

БУ- блок управления;

ПК- панель конденсаторов;

БВ- блок варисторов.

КДС выключателя представляет собой мостиковый контакт, помещенный в дугогасительные камеры и систему магнитного дутья.

В качестве датчика тока используется герконовое реле.

Включение и оперативное отключение, а также удержание главных контактов выключателя в замкнутом положении осуществляется с помощью электромагнитного привода ЭМП, который управляется от БУ.

Рис.80 Структурная схема выключателя ВБ-630

При аварийном режиме, когда ток в силовой цепи превысит значение уставки по току короткого замыкания, ДТ выдает сигнал на БУ, в результате чего предварительно заряженный накопительный конденсатор, имеющий ПК разряжается на катушку ИДП (индукционно-динамический привод), который быстро размыкает контакты КДС, вызывая тем самым эффективное ограничение тока. Одновременно производится быстрое прерывание тока в цепи катушки ЭМП.

Происходит размыкание главных контактов и одновременно идет воздействие на разбор схемы линейными контактами (см. рис137).

После автоматического отключения: выдержать паузу 60 сек., нажать на кнопку "Возврат РП". Если вновь произойдет отключение ВА, то последующее его включение запрещается до устранения неисправности.

Также для проверки работы привода предусмотрено дистанционное оперативное включение и отключение выключателя.

2.21 Контроллер машиниста КВ-70А

Контроллер машиниста представляет собой групповой переключатель с ручным приводом и предназначен для передачи команд от машиниста на управление ТЭД вагонов по системе многих единиц. Переключение цепей управления в контроллере осуществляется кулачковыми элементами, которые переключаются кулачковыми шайбами. Контроллер имеет два вала: реверсивный и главный. Общий вид контроллера машиниста КВ70А представлен на рис.81.

Реверсивный вал предназначен для задания направления движения вагону или поезду. Имеет три положения: Ноль, Вперед, Назад. Переключается съемной реверсивной ручкой КВ, которая вставляется в специальный паз (11) на верхнем основании при нулевом положении вала.

Главный вал предназначен для управления тяговыми двигателями и аппаратами. Имеет семь фиксированных позиций: три на ход – Ход1, Ход2, Ход3; нулевое и три на тормоз- Тормоз1, Тормоз1А, Тормоз2.

Переключается несъемной главной рукояткой КВ. Главный и реверсивный валы сблокированы между собой (7,8), и их перемещения, а следовательно замыкание цепей схемы происходит в строго определенном порядке.

Нельзя главный вал перевести в положение Ход или Тормоз, если реверсивный вал находится в нулевом положении и вытащить реверсивную ручку из КВ, если главный вал находится в положении Ход или Тормоз.

Между верхним (1) и нижним основаниями в подшипниках установлен вал. В верхней части вала установлен реверсивный вал с профилированными кулачками, в нижней части вала расположен главный вал с профилированными шайбами. По обе стороны валов на рейках (3,9) закреплены кулачковые элементы цепи управления ЭУ5 и КЭ48А (4,5,6,10).

Кулачковые элементы главного вала переключаются от воздействия профилированной шайбы, кулачковые контакторы реверсивного вала переключаются изоляционными профилированными кулачками.

Рис.80 Контроллер машиниста КВ70А

На электрической схеме контроллер машиниста (рис.136) показан в развернутом виде, изображен ряд контакторных элементов контроллера парами незачерненных окружностей в состоянии соответствующем нахождению его рукояток в нулевом положении и подключенные к ним провода цепи управления.

Под контакторными элементами на вертикальных штриховых линиях изображены «точки», соответствующие включенному состоянию контакторного элемента. Штриховыми вертикальными линиями отмечены фиксированные позиции.

При рассмотрении схемы условно считают, что контакторные элементы контроллера находятся в неподвижном состоянии, а развертка кулачкового вала надвигается на них до совмещения вертикальной штриховой линии интересующей нас фиксированной позиции с осью контактов. На каждой позиции замкнуты будут те контакты, с которой совпадут точки. Например: на положении главной рукоятки КВ Тормоз1 замкнутся контакторные элементы У2, 33Г и 20-го проводов, а контакторные элементы 1-й и 17-го проводов- разомкнутся.

Именно этот контакторный элемент 17-го провода замкнутый на нулевой позиции включен в цепь катушки «РП возврат» и обеспечивает восстановление схемы после отключения защиты.

Развертку каждого вала контроллера на схеме изображают самостоятельно. Над штриховыми вертикальными линиями указывают позиции для реверсивного и главного валов. В развертке реверсивного вала указывают три его положения: Ноль, Вперед, Назад. В развертке главного вала указывают семь его положений: Ноль, вправо- Ход1, Ход2, Ход3; влево- Тормоз1, Тормоз1А, Тормоз2.

Питание к контроллеру подводится от аккумуляторной батареи по 10-му проводу. Как видно из рис.136, в контроллере имеются две питающие шины: 10АК, У2, которые защищаются автоматом А54.

Перевод каждого из валов на какую-либо позицию приводит к замыканию соответствующих кулачковых элементов и подачи питания на присоединенные к ним провода, обозначенные цифрами. От кулачковых элементов контроллера запитываются поездные и вагонные провода, которые присоединяются к аппаратам согласно схеме цепей управления.

Контроллер КВ70А установлен в кабине головных вагонов.

2.22 Контроллер резервного управления КВ-68А. Выключатель батареи ВБ-13Б

Контроллер резервного управления КВ-68А предназначен для резервного управления тяговыми двигателями и аппаратами при переходе на резервное управление. Общий вид КВ-68А представлен на рис.82, электромонтажная схема на рис.84.

Выключатель батареи ВБ-13Б предназначен для включения и отключения аккумуляторной батареи на вагоне. Общий вид ВБ-13Б представлен на рис.83, электромонтажная схема на рис.85.

Эти аппараты созданы на базе пакетно-кулачковых переключателей типа ПКП-25. Они состоят из прессованных пакетов, в которых расположены изоляционные кулачки, ролики и контактные мостики с контактами, имеющими двойной разрыв. Кулачки устанавливаются на квадратном валу, на конце вала закреплена рукоятка. В зависимости от поворота рукоятки кулачки включают и выключают контакты. Аппараты имеют фиксации положений, храповик и фиксатор.

Переключение контроллера КВ-68А производится только при помощи реверсивной рукоятки КВ, для чего головка его закрывается крышкой с пазами. Крышка позволяет реверсивную рукоятку КВ вставлять и вынимать только в нулевом положении. Контроллер КВ-68А имеет 3 положения: «0», «1», «2, переключается реверсивной рукояткой КВ. Устанавливается в кабинах головных вагонов в 7-м блоке пульта управления.

Рис.82 Контроллер резервного управления КВ-68А

Выключатель батареи ВБ-13Б имеет два положения: «0», «1». На головном вагоне выключатель установлен на задней стенке кабины справа, переключается рукояткой выключателя. На промежуточном вагоне выключатель установлен в головной части вагона над дверным проемом и переключается трехгранным ключом.

Рис.83 Выключатель батареи ВБ-13Б

Технические данные

Рис.84 Электромонтажная схема КВ-68А

Рис.85 Электромонтажная схема ВБ-13Б

2.23 Панели с реле ПР-144 и ПР-143

Панели ПР-144, ПР-143 выполнены в открытом исполнении и представляет собой изоляционное основание, на котором установлены реле и контакторы. Данные панели используются только на головных вагонах

2.23.1 Панель с реле ПР-144

Общий вид панели ПР-144 представлен на рис.86.

На панели установлены реле и контакторы:

Рис.86 Панель ПР-144

Контактор К25

Контактор К25 предназначен для размыкания цепи 25-го поездного провода при торможении от АРС.

Катушка контактора получает питание при сборе схемы на тормоз через устройство АРС по проводу 33Ж. Замыкающий контакт К25 включен в цепь 25-го провода, через который получает питание 25-й поездной провод, подготавливая работу схемы в режиме ручного реостатного торможения.

В случае выдачи команды на тормоз от устройств АРС, снимается питание с катушки, контактор К25 отключается, размыкая свой контакт в 25-м проводе и ручное торможение в этом случае невозможно, будет происходить автоматическое реостатное торможение.