Полупроводники, используемые в электрических цепях вагонов метрополитена.

(краткий справочный материал).

	Диод - это слово произошло от греческих корней «di» — два, и «odos» — путь и вошло в оборот в 1919 году. Диод - это устройство, пропускающее ток только в одном направлениии. Он имеет два вывода: анод - к нему подводится «плюс» источника тока катод - к нему подводится «минус». В электрических схемах вагонов диоды применяются с целью исключить влияние (путём обратной связи) вагонных проводов между собой и на поездные провода. Если напряжение обратной полярности достигнет критической для данного диода величины, то произойдёт его пробой, то есть, диод перестанет выполнять свои функции и будет работать, как обыкновенный проводник, что немедленно отразится на работе смежных цепей. Именно поэтому на самые ответственные участки устанавливают два диода подряд, например, в цепи 12 вагонного провода (резервное закрытие дверей).
	Стабилитрон - это полупроводниковый диод, предназначенный в основном для стабилизации напряжения, он работает только в цепях постоянного тока. Установлен в цепи красного светодиода «РП» на вагонах 81-171.5м, выпущенных после 1993 года, а также на вагонах других типов после капремонта по РУ1 или РУ2. Если сила тока в цепи, к которой подключён стабилитрон, ниже порога его срабатывания, то стабилитрон закрыт и практически не пропускает ток. Если сила тока в цепи повыстися (из-за уменьшения сопротивления), то стабилитрон откроется и через него потечёт ток (загорится красный светодиод «РП»). Уменьшение сопротивление в цепи стабилитрона может быть вызвано двумя причинами: на вагоне сработало РП (контакты РП зашунтировали резистор (точки 18А-24А) не собралась схема на двух и более вагонах, при этом резисторы, включённые между 18 и 24 вагонными проводами каждого вагона, где не собралась схема, оказываются подключёнными параллельно друг другу (см. схему ЦУ).
	Тиристор - это управляемый диод. Он имеет три вывода: анод («плюс») катод («минус») управляющий электрод При подаче положительного потенциала на управляющий электрод, тиристор открывается и пропускает ток в направлении «анод - катод». При изменении полярности в цепи или при снятии потенциала с управляющего электрода тиристор закрывается. Тиристоры применяются на вагонах всех типов, которые эксплуатируются в настоящее время на метрополитене. Устанавливаются, как в силовой цепи (тиристорный регулятор магнитного поля ТЭД), так и в цепи управления (напр.,Т-17).
	Транзистор также можно назвать управляемым диодом. Он имеет три вывода: коллектор («плюс») эмиттер («минус») база (управляющий электрод) Транзисторы обычно используются для усиления электрического сигнала, но в наших схемах с помощью тиристоров включаются электромагнитные контакторы КМ1 вагона для подключения ББЭ (блок бортового электроснабжения) к токоприёмникам и контактор и КМ2 - для включения ламп рабочего освещения вагона.
	Светодиод. Этот прибор, как и диод, проводит электрический ток только в одном направлении, а также является источником света. Имеет два вывода: анод - («плюс») катод - («минус»). Светодиоды пришли на смену сигнальным лампам накаливания и имеют по сравнению с ними несколько весьма существенных преимуществ: малое энергопотребление хорошую светоотдачу небольшие размеры длительный срок службы В кабине машиниста установлены более тридцати сигнальных светодиодов, их назначение частично рассматривается в данном пособии и при изучении предметов «Электрооборудование» и «Системы АРС» по программе машинистов.

 

Цепи управления.

Построение схемы на Ход-1.

бл - блокировка	кэ - кулачковый элемент	нр - нормально разомкнутый	пр - вагонный провод
кат - катушка	нз - нормально замкнутый	Пр - поездной провод	СК - клеммовая рейка

1. При 0 положении главного вала КВ замкнуты кулачки 1 и 19 проводов.

 

2. Переводим реверсивную рукоятку в положение Вперёд, при этом замыкаются кулачки реверсивного вала: ДА, 7Г и 5Пр., в результате получает питание катушка РКР: 10Пр--А54--ВУ--кэ5Пр--5Пр--СК--5пр--точка 5А:

• если реверсор находился в положении Назад, то: блНАЗ--катВП--ЛК1--РРП--Земля*.

В результате реверсор перейдёт в положение Вперёд, замкнутся блокировки ВП, разомкнутся блокировки НЗ и получит питание катушка РКР: точка 5А--блВП--РКР--прЗР--РРП--Земля.

• если реверсор находился в положении Вперёд, то катушка РКР получит питание сразу:

…точка 5А--блВП--РКР--проводЗР--РРП--Земля.

• РКР, включившись, замкнёт свою блокировку в цепи 1пр., подготавливая к сбору схемы.
• через кулачок ДА получит питание РВ3 в каждом вагоне: 10Пр--А54--ВУ--пр10АК--кэДА--прДА--блРОТ1--точка19В-- кэ19пр(и параллельно контакты РО)--А71--19Пр--СК-19пр--А19--РВ3--Земля.
• РВ3, включившись, размыкает свой контакт в цепи 8 пр., отменяя срабатывание В№2 от АРС.

 

3. Переводим главную рукоятку КВ в положение Ход-1, при этом дополнительно замыкаются кулачки главного вала: У2, 20 и 33Ю.

• Через кулачок У2 на всё время сбора схемы полным накалом загорается красная лампа РП (или красные светодиоды РП и ЛСН):

10Пр--А54--ВУ--кэУ2-А73-лРПкр-18Пр--СК--18пр--А38--резистор 1000 Ом--диод-ЛК4--Земля.

 

• Через кулачок 20Пр. включается ЛК2: 10Пр--А54--ВУ--кэУ2--шинаУ2--кэ20Пр--блРОТ1--20Пр--СК---20пр--А20--ПСУ5--катЛК2--ЗР--РРП--Земля.
• ЛК2, включившись, замыкает свою блокировку в 1пр., подготавливая к сбору схемы.

 

• Через кулачок 33Ю включается РВ2: 10*Пр(верхний)--А48-кэ7Г--кэ33Ю--катРВ2--РПБ--КД--Земля.

РВ2, включившись, замыкает свою блокировку в 33Пр., в результате получает питание катушка Р1-5: …точка19В--блРВ2--УАВА--АВУ--Р1-5--Земля.

 

· Р1-5 замыкает свой контакт в цепи 1 Пр., в результате в каждом вагоне включаются КШ1 и КШ2: 10Пр--А54--ВУ--шина10АК--кэ1пр--Р1-5--(параллельно загорается ЛВД)--1Пр--СК--1пр--А1-----РК1--ПСУ3--катушки КШ1 и КШ2--ЗР--РРП-Земля.

 

· КШ2, включившись, замыкает свои блокировки в цепи 1пр и в цепи катушки ПМ и она получает

питание по цепи: +Б--А30--ВБ--пр10А--ЛК3--ТР1--КШ2--ЛК1--ЛК5--Земля. В результате аппарат ПМТ перейдёт в положение ПМ, при этом замкнутся блокировки ПМУ1 и ПМУ2 в цепи 1 пр.

 

• Далее включаются ЛК5 и ЛК1: 10Пр--А54--ВУ--шина10АК--кэ1пр--Р1-5--1Пр-СК-1пр--А1-ПМУ1--НР--РК1-18--АВТ--РП--РКР--РК1--КШ2--ЛК2--ПМУ2--ЛК1 и ЛК5--ЗР--РРП--Земля.

 

• Включается ЛК3 и:
• встаёт на самоблокировку, с этого момента питание ЛК больше не зависит от позиции РК
• замыкает свою блокировку в цепи ЛК4, в результате…

 

· Включается ЛК4 и замыкает блокировку в цепи катушки РР: +Б--А30--ВБ--РР--ПСУ2--ЛК4--Земля.

o РР, включившись, производит реверсирование ОВ СДРК, размыкая свои нз контакты и

замыкая нр контакты, подготавливая СДРК для вращения в прямом направлении и…

o Размыкается бл. ЛК4 в 24пр. и гаснет красная лампа РП. Сбор схемы на Ход-1 закончен.

 

* Необходимо помнить, что +Б всех вагонов соединены через 10 поездной провод, а -Б идёт в «земляную коробку» КС-2 и далее на ЗУМ. Исходя из этого, под словом «Земля» подразумеваются три пути.

1. Для цепей, питающихся непосредственно от +Б своего вагона (например, СДРК):

…КС-2--«минус Б» своего вагона.

2. Для цепей, питающихся от 10 поездного провода (например, ЛК2):

…КС-2--«минус Б» (каждого вагона через ЗУМ и ходовые рельсы).

3. Для цепей, питающихся от 10 поездного провода, если на вагоне выбит А-56 (нет связи с 10 проводом):

…КС-2--«минус Б» (головного вагона с выбитым А-56).

…КС-2--ЗУМ неисправного вагона--ходовые рельсы--ЗУМ головного вагона--КС-2--«минус Б» гол. ваг.

 

Назначение ВАХ (выключатель аварийного хода).Шунтирует контакты РПБ в цепи катушки РВ2 в случае неисправности цепей РПБ или ПБ при управлении поездом от КВ.

 

Построение схемы на Ход-2.

· При переводе КВ в Х-2 дополнительно замыкается кэ 2пр. и включаются СР1 и РВ1:

10Пр--А54--ВУ--кэУ2--шинаУ2--кэ2пр--2Пр--СК--2пр-А2--КСБ1--КСБ2(и ||ТР1)--ПСУ4--РК1-16--РР--ЛК4-- --РВ1 и СР1--ЗР--РРП-Земля.

· РВ1 замыкает свою блокировку в цепи ОВ СДРК:

+Б--А30--ВБ--РВ1--РРнр--овСДРК--РРнр--резистор--Земля.

· СР1 размыкает свою блокировку в цепи КЗ контура и замыкает в цепи яСДРК:

+Б--А30--ВБ--СР1--РРТ--РУТ--яСДРК--резистор-Земля. В результате РК начинает вращаться.

 

· После ухода РК с 1 позиции размыкается блокировка РК1 в 1пр., в результате теряют питание КШ1 и КШ2, поле ТЭД увеличивается до 100%, а сила тяги возрастает до 1600 кгс на вагон.

 

· С 3 по 14 позиции включительно происходит вывод пуско-тормозных резисторов (ПТР) из силовой цепи

под контролем РУТ. На 15 позиции РК все пуско-тормозные резисторы выведены.

 

· После прихода РК на 16 поз. замкнётся блокировка РК16-18 и получит питание катушка ПП:

10Пр--А54--ВУ--шина10АК--кэ1пр--1Пр-СК--1пр--А1--РК16-18--ПП--ЗР--РРП-Земля.

В результате аппарат ПСП перейдёт в положение ПП. Также замкнётся бл. РК16-18 в цепи катушек ЛК.

 

· После ухода РК с 16 позиции размыкается РК1-16 в цепи 2пр, снимая питание с катушек РВ1 и СР1.

СР1 сразу размыкает свой контакт в цепи яСДРК и замыкает кнт. в цепи КЗ контура, а ОВ СДРК будет

находиться под напряженем ещё 0,7с., благодаря задержке РВ1 на отключение. На межпозиции

разомкнётся РКП и замкнётся РКМ1, давая короткий импульс на яСДРК. Перед приходом на

фиксированную позицию разомкнётся РКМ1 и якорь СДРК потеряет питание, но по инерции дойдёт до 17

позиции. На позиции замкнётся РКП, в результате образуется короткозамкнутый контур:

яСДРК--СР1--РКП--яСДРК и якорь СДРК остановится на 17 позиции. Затем разомкнётся блокировка РВ1 в

цепи ОВ СДРК.

 

· После перехода ПСП в положение ПП разомкнутся блокировки ПСУ-5-2-4:

· ПСУ5 в 20пр., в результате отключится ЛК2.

· ПСУ2 в пр10А и отключится РР, произведя реверсирование овСДРК для вращения в обратном направлении.

· ПСУ4 во 2пр, но замкнётся ППУ2, в результате вновь получат питание РВ1 и СР1:

…--А2--КСБ1--КСБ2(||ТР1)--ППУ2--РК6-18--РР--ЛК4--РВ1 и СР1--ЗР--РРП--Земля.

 

· РК начинает вращаться с 20 позиции в обратном напрвлении. С 22 по 30(7) позиции производится вывод

пуско-тормозных резисторов (ПТР) под контролем РУТ. На 31 позиции все ПТР выведены.

 

· После ухода РК с 31(6) позиции размыкается РК6-18, в результате теряют питание РВ1 и СР1.

СР1 сразу размыкает свой контакт в цепи яСДРК и замыкает кнт. в цепи КЗ контура, а ОВ СДРК будет

находиться под напряженем ещё 0,7с., благодаря задержке РВ1 на отключение. На межпозиции

разомкнётся РКП и замкнётся РКМ1, давая короткий импульс на яСДРК. Перед приходом на позицию

разомкнётся РКМ1 и якорь СДРК потеряет питание, но по инерции дойдёт до 32 позиции. На позиции

замкнётся РКП, в результате образуется короткозамкнутый контур:

яСДРК--СР1--РКП--яСДРК и якорь СДРК остановится на 32 позиции. Затем разомкнётся блокировка РВ1 в

цепи ОВ СДРК.

 

Построение схемы на Ход-3.

· При переводе ГРКВ в Х-3 дополнительно замыкается КЭ3пр и включаются КШ1 и КШ2:

10Пр--А54--ВУ--кэУ2--шинаУ2--кэ3Пр-3Пр-СК-3пр--А3--диод--РК1-6--ППУ1--КШ1 и КШ2--ЗР-РРП-Земля.

 

· КШ1 и КШ2, включившись, встанут на самоблокировку в цепи 20пр., и с этого момента их питание больше

не будет зависить от ходового положения главного вала КВ:

…20пр-А20-блЛК5-блКШ1-блКШ2-диод-ППУ1-катушки КШ2 и КШ1--ЗР--РРП-Земля.

 

· КШ1 замыкает свою блокировку в цепи 2 пр. и вновь включаются РВ1 и СР1:

2пр--А2--КСБ1--КСБ2(||ТР1)--ППУ2--РК2-5--КШ1--РР--ЛК4--РВ1 и СР1--ЗР--РРП-Земля. В результате

СДРК продолжит вращение под контролем РУТ до 35(2) позиции, ступенчато уменьшая сопротивление

ослабления поля.

 

· После ухода РК с 35(2) поз. во 2пр. размыкается блокировка РК2-5 и теряют питание РВ1 и СР1, вызывая

остановку РК на 36 (1) позиции.

 

* Если ГРКВ была переведена из Ход-1 сразу в Ход-3, то КШ1 и КШ2 включатся уже на 31 позиции, т.к. в 3

вагонном проводе на 31 позиции замкнётся бл. РК1-6.

 

Разбор схемы с Ход-3.

При переводе ГРКВ в 0 в главном вале КВ размыкаются кэ У2, 2, 3, 20 и 33Ю проводов, в результате:

• отключаются КШ1 и КШ2, при этом возрастает сопротивление в СЦ, падает сила тока и уменьшается сила тяги до промежуточного значения
• теряет питание катушка РВ2, но свою блокировку в 33пр разомкнёт только через 0,6-0,7 с., в результате потеряет питание Р1-5 и разомкнёт блокировку в 1 поездном проводе, что приведёт к окончательному разбору схемы и сила тяги упадёт до 0.

После отключения ЛК и КШ:

• ПМТ переходит в положение ПТ: +Б--ВБ--А30--пр10А--ЛК3--ПМУ3--ПТ--КШ2--ЛК1--ЛК5--Земля.
• ПСП перейдёт в положение ПС: +Б--ВБ--А30--пр10А--ЛК3--ППУ3--ПС--ЛК1--ЛК5--Земля.
• РК остаётся на 1 позиции.

 

Контроль РУТ.

• Уставка РУТ –это ток, при котором якорь РУТ отпадает (порожний режим 310-340А / гружёный режим 395-425А).
• РКП - это кулачковый элемент РК (тип ЭУ-5), замкннутый только на фиксированных позициях РК. Он создаёт КЗ (короткозамкнутый) контур в цепи яСДРК.
• РКМ1 - это кулачковый элемент РК (тип ЭУ-5), замкнутый только между позициями. Шунтирует контакты СР1, РРТ и РУТ в цепи яСДРК и подаёт питание на катушки РРТпод и РУТпод, а также запитывает яСДРК между позициями, независимо от состояния СР1, РРТ и РУТ.
• На вагонах более ранних серий в РК дополнительно установлен кулачок РКМ2 (запитывает подъёмные катушки РУТ и РРТ).

1. После ухода РК с фиксированной позиции размыкается РКП и замыкается РКМ1. При этом через диод

получает питание якорь СДРК и параллельно запитывается катушка РУТпод:

• +Б--А30--ВБ--пр10А--РКМ1-РУТпод--резистор--Земля.

В результате размыкается блокировка РУТ в цепи питания яСДРК и замыкается в цепи КЗ контура СДРК, но якорь СДРК не потеряет питание, т.к. в данный момент он запитывается через РКМ1, а КЗ контура не будет, т.к. между позициями разомкнут РКП. При выводе ступени сопротивления возрастает ток в СЦ, поэтому усилится магнитный поток в силовых катушках РУТ. Перед приходом на позицию РКМ1 разомкнётся, при этом потеряют питание РУТпод и яСДРК, далее:

• если сила тока в СЦ не превышает уставку РУТ, то якорь РУТ отпадёт, т.к. магнитного потока одной подъёмной катушки недостаточно для удержания якоря. При этом вновь замкнётся блокировка РУТ в цепи питания якоря СДРК и разомкнётся в цепи КЗ контура СДРК, то есть, СДРК продолжит вращение без остановки на позиции.
• если сила тока в СЦ превышает уставку РУТ, то РУТ будет продолжать удерживать свой якорь притянутым совместным магнитным потоком подъёмной и усилившимся магнитным потоком двух силовых катушек. То есть, блокировка РУТ в цепи питания якоря СДРК останется разомкнутой, а в цепи КЗ контура - замкнутой. Между позициями СДРК продолжает вращаться, т.к. он получает питание через РКМ1. Перед приходом на позицию РКМ1 разомкнётся и якорь СДРК потеряет питание, но по инерции дойдёт до ближайшей позиции. На позиции замкнётся РКП, при этом образуется КЗ контур для якоря СДРК: яСДРК--блРУТ--РКП--яСДРК. В результате РК остановится.

 

2. С увеличением скорости движения поезда возрастёт и протиоЭДС двигателей, в результате уменьшатся сила тока в СЦ и магнитный поток в силовых катушках РУТ. При этом РУТ отпустит свой якорь из-за воздействия возвратной пружины. В результате переключатся нз и нр блокировки РУТ в цепи СДРК и он продолжит вращение до следующего превышения силы тока. Далее процесс повторяется.

 

3. При включённом РВ1 или ТР1 авторежимная катушка РУТ постоянно находится под питанием, однако:

• в порожнем режиме в цепь её питания введено максимальное сопротивление от авторежимного устройства, поэтому РУТавт в порожнем режиме магнитного потока не создаёт, а значит, на уставку РУТ не влияет. В данном режиме уставка РУТ зависит только от силы возвратной пружины якоря РУТ
• в гружёном режиме в цепи питания РУТавт сопротивление минимально, поэтому она создаёт максимальный магнитный поток. Этот магнитный поток направлен навстречу магнитному потоку остальных катушек РУТ, иными словами, суммарный магнитный поток всех катушек ослабляется. При этом для удержания якоря притянутым необходим магнитный поток большей силы, чем сила возвратной пружины якоря реле, поэтому в гружёном режиме при силе тока 310-340 А остановки якоря СДРК не произойдёт и РК выведет дополнительно несколько позиций, что приведёт к увеличению силы тока в СЦ и увеличению силы тяги вагона, что поддержит ускорение и замедление вагона неизменным, независимо от нагрузки (только до 16 тонн!).

 

* Цепь питания катушки РУТавт: +Б--А-30--ВБ--пр10А--РВ1||ТР1--диод--реостат авторежима--кат.РКТТ--катРУТ--реостат авторежима--точка 6Жà далее в ВЦнн --ВБ--А-70--средняя точка АКБ. Напряжение питания РУТавт составляет 33 В.