Каракулин М.Л., Лапина Л.М., Каракулин Е.М.

Карагандинский Государственный технический университет, Казахстан

СИСТЕМА «ИМПУЛЬС-3-600» ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОВОЗАМИ ТИПА EL-13

В Карагандинском Государственном техническом университете (КарГТУ) длительное время проводятся исследоавания в области электропривода постоянного тока [1,2,3]. Одним из результатов этих исследований является разработка тиристорно-импульсной системы управления тяговыми электродвигателями для электровозов типа EL-13 (производства Германии), которые используются в Казахстане, для откатки руды в подземных условиях рудников Жезказгана.

Тяжелые рудничные контактные электровозы постоянного тока EL-13 (сцепным весом 28 тонн), снабжаются заводом – изготовителем контактно-реостатной системой управления. Электровозы имеют два тяговых электродвигателя постоянного тока последовательного возбуждения каждый мощностью 75 кВт и рассчитанные на номинальное напряжение 550 Вольт.

При разгоне электровоза электродвигатели сначала соединяются последовательно и подключаются к питающей контактной сети постоянного тока через реостат, сопротивление которого ступенчато уменьшается посредством контроллера машинистом электровоза, при этом скорость электровоза увеличивается. Когда сопротивление реостата становится равным нулю, тяговые двигатели посредством того же контроллера соединяются параллельно и через тот же реостат снова подключаются к контактной сети, уменьшая сопротивление реостата, машинист продолжает разгонять электровоз и, когда сопротивление реостата становится равным нулю, двигатели переходят на работу на естественную характеристику. Все переключения электродвигателей, а также изменения сопротивления пуско-тормозных резисторов осуществляются машинистом электровоза вручную посредством контроллера машиниста.

Более совершенным является бесконтактное управление посредством системы «ИМПУЛЬС-3-600», которая в режиме хода управляет работой тяговых электродвигателей электровоза посредством регулирования значения, подаваемого на них напряжения. Для управления режимом электродинамическим торможением используется заводская контактно-реостатная система управления, в которой заменяется пуско-тормозной реостат на менее мощный, так как мощность выделяемая в нем в режиме торможения в 3-4 раза меньше, чем в режиме хода. На освободившемся пространстве размещаются шкафы аппаратуры «ИМПУЛЬС-3-600».

Для управления «ИМПУЛЬС-3-600» используется заводской контроллер машиниста, который подвергается небольшой модернизации, у него демонтируют силовые контакты, которые использовались в режиме хода для изменения пускового реостата и переключения тяговых электродвигателей с последовательного на параллельного соединения. На освободившемся пространстве контроллера устанавливается регулятор-переключатель, который приводится в действие от главного вала контроллера через зубчатую передачу. Посредством регулятор - переключателя осуществляется управление режимом хода системы «ИМПУЛЬС-3-600».

При контактно-реостатном управлении продолжительная работа электровоза разрешается только на 10 и 16 позициях контроллера (положениях рукоятки контроллера), на которых сопротивление реостата, включенного последовательно с тяговыми электродвигателями, равно нулю, на остальных же позициях контроллера длительная работа не рекомендуется из-за перегрева реостата и больших потерь электроэнергии в нем. Это не всегда удобно, поскольку машинист вынужден вести электровоз со скоростью, которая соответствует положениям рукояток контроллера на 10 или 16 позициях.

При использовании системы «ИМПУЛЬС-3-600» для управления электровозом разрешается длительная работа электровоза на любой из 16 позиций контроллера (положениях рукоятки контроллера), что позволяет машинисту вести электровоз с оптимальной скоростью, соответствующей реальным дорожным условиям.

Сравнительный анализ показывает, что электротяговые характеристики электровоза EL-13, управляемого тиристорно-импульсной системой, обладают большей жесткостью, чем при контактно-реостатном управлении. Кроме того, использование на электровозе системы «ИМПУЛЬС-3-600» по сравнению с контактно-реостатной системой управления, позволяет:

– экономить до 30-40% электроэнергии;

– увеличить тяговое усилие электровоза на 20-30%;

– увеличить срок службы тяговых электродвигателей в 5-7 раз;

– снизить нагрузки на тяговую подстанцию;

– снизить потери энергии в контактной сети;

– ликвидировать динамические усилия на подвижный состав, что позволяет в 2-3 раза увеличить срок службы вагонов и межремонтный интервал эксплуатации;

– повысить безопасность и комфортность работы машиниста электровоза.

Основные технические характеристики системы «Импульс-3-600»

Исполнение шкафов системы	«Рудничное нормальное»
Суммарная мощность тяговых электродвигателей, кВт	150
Номинальное напряжение контактной сети, В	550
Допустимые отклонения напряжения в контактной сети от номинального, %	-40…+30
Максимальный ток, А	600
Диапазон регулирования уставки токоограничения, А	300…600
Диапазон регулирования выходного напряжения	1:50
Система управления силовой схемой	адаптивная, на диодных переключающих элементах
Пределы изменения частоты коммутаций, силовой схемы Гц	30…200
Число силовых тиристоров, штук	6
Номинальный ток силовых тиристоров, А	320
Охлаждение силовых тиристоров	естественное, с заводскими радиаторами
Управление в местах погрузки и разгрузки состава	дистанционное (по радио) посредством системы ДУЭ-4

Литература

1. Эм Г.А. Экспериментальный стенд для исследования четырехквадрантного тиристорного электропривода // Труды университета КарГТУ, Караганда, №4. с.81-83.

2. Брейдо И.В., Дайч Л.И., Каверин В.В. Генераторные режимы регулируемых по скорости тиристорных электроприводов постоянного тока// Труды университета КарГТУ, Караганда, 2003.№3. с.81-84.

3. Каракулин М.Л. Внедрение тягового тиристорного электропривода на рудничных контактных электровозах // Автоматика и Информатика. Караганда. 1999. № 3-4. С.52-55.