Электропоезда ЭВС1, ЭВС2 "Сапсан"

Электрооборудование

Высоковольтное оборудование электропоезда спроектировано для работы от тяговой сети переменного тока 25 кВ, 50 Гц и постоянного тока напряжением 3 кВ. Тяговые компоненты электропоезда распределены между вагонами поезда.

Для питания от системы переменного тока предусмотрены два токоприемника SSS400+ (Siemens/Schunk), каждый из которых установлен на крыше вагона TR. Длина полоза токоприемников составляет 1950 мм. Токоприемники соединены между собой крышевым кабелем. В обычном режиме движение осуществляется только с одним поднятым токоприемником. Напряжение питания 25 кВ подается к тяговому трансформатору от крышевого кабеля через главный вакуумный выключатель MACS компании Sécheron.

При питании от системы постоянного тока используются четыре токоприемника SSS87 (Siemens), которые попарно расположены на вагонах DR. Длина полоза токоприемников составляет 2000 мм. В обычном режиме движения подняты два токоприемника (по одному на каждом вагоне). Электроснабжение двух секций электропоезда осуществляется раздельно, между силовым оборудованием вагонов отсутствует высоковольтный крышевой кабель. При питании от тяговой сети постоянного тока 3 кВ для включения и защиты применяется быстродействующий выключатель UR26, также выпускаемый компанией Sécheron.

Каждый тяговый трансформатор мощностью 5460 кВА производства ABB содержит на вторичной стороне четыре тяговые обмотки напряжением по 1550 В мощностью 1300 кВА и одну обмотку отопления напряжением 2990 В мощностью 260 кВА. Индуктивность рассеяния трансформатора выбрана такой, что требования к предельной величине тока помех выполняются без применения дополнительных сетевых фильтров.

Охлаждающая установка и трансформатор жестко закреплены вместе в общей несущей раме, которая упруго подвешивается под кузовом. Охлаждающая установка состоит из радиатора, грязеотделительной решетки и двух вентиляторов с электроприводом, регулируемым переключением полюсов.

Использованием этого принципа регулирования, а также подключением и отключением отдельных вентиляторов поддерживается низкий уровень шума и обеспечивается возможность регулирования уровня охлаждения в зимний период в зависимости от потребности. В качестве охлаждающей жидкости применяется минеральное масло, обладающее высокой вязкостью при температуре –50 °C.

Управление работой трансформатора осуществляется с помощью электрической дифференциальной защиты, систем регистрации температуры и контроля циркуляции масла. Кроме того, установленное между трансформатором и расширителем радиатора реле Бухгольца реагирует на степень газообразования, потерю масла, а также на усиление масляных потоков.

В каждой пятивагонной секции имеется автономно функционирующая тяговая установка, которая включает два идентичных тяговых блока. В каждый тяговый блок входят один тяговый преобразователь с блоком управления приводом (БУП), четыре параллельно подключенных тяговых асинхронных двигателя, один модуль тормозных сопротивлений, а также в промежуточном контуре выход для преобразователей собственных нужд (ПСН).

В случае выхода из строя одного из тяговых блоков он отключается, не влияя на работу оставшегося оборудования. При этом электропоезд может продолжать движение с 75% мощностью в тяге и при электрическом торможении.

Тяговый преобразователь с жидкостным охлаждением мощностью 2250 кВА представляет собой комплексное устройство, имеющее в составе четырехквадрантный регулятор 4QS, тормозной регулятор BST, схему контроля короткого замыкания в промежуточном звене постоянного напряжения ESE, автономный инвертор напряжения PWR. В качестве силовых полупроводников применяются биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT) на напряжение 6,5 кВ SIBAC BB SP3000WL, на базе которых построены охлаждаемые водой фазовые элементы многоцелевого использования.

Каждый тяговый преобразователь подключается к LC-фильтру. Особое требование при расчете фильтра заключается в минимизации уровня частот диапазона 25..50 Гц. Два магнитно-разделенных между собой дросселя со стержневым магнитопроводом рассчитаны на номинальный ток 740 A и размещены в отдельном охлаждаемом контейнере в вагоне DR. Конденсаторы фильтра размещены в контейнере тягового преобразователя и при питании от тяговой сети переменного тока используются в качестве дополнительной емкости — в промежуточном контуре.

Охлаждающая установка преобразователя адаптирована к высоким эксплуатационным требованиям за счет добавления в воду увеличенной дозы этиленгликоля Antifrogen N, предотвращающего замерзание воды.

Тяговый двигатель 1TB2019 производства Siemens – четырехполюсный трехфазный асинхронный с короткозамкнутым ротором мощностью 513 кВт. Два двигателя, установленные в моторной тележке, принудительно охлаждаются с помощью общего вентилятора.

Тяговое электрооборудование обеспечивает режимы рекуперативного и рекуперативно-реостатного торможения с плавным регулированием тормозного усилия. При этом система управления автоматически выбирает режим торможения в зависимости от условий в системе тягового электроснабжения. Основным тормозом является рекуперативный, при снижении мощности потребителей на фидерной зоне тормозная мощность плавно перераспределяется между рекуперацией и тормозным реостатом.

Мощность реостатного тормоза 10-вагонного электропоезда на ободе колеса составляет 3600 кВт. Два вентилируемых тормозных сопротивления смонтированы в корпусе и размещены на крыше вагона BAT. На каждый тяговый преобразователь приходится по одному тормозному сопротивлению. Вспомогательное электрооборудование, система отопления, климатическая установка, освещение и пневматические компрессоры питаются от промежуточных контуров тягового преобразователя. При работе от контактной сети постоянного или переменного тока переключение энергообеспечения собственных нужд автоматически. При движении по нейтральным вставкам в контактной сети бортовая сеть получает питание от тяговых двигателей, которые в этом случае работают в режиме электрического торможения.

Каждый ПСН имеет выходную мощность 160 кВА, суммарная установленная мощность ПСН на электропоезде составляет 960 кВА. При выходе из строя одного из ПСН бортовая сеть продолжает функционировать без потерь мощности от сети питающего напряжения 440 В трехфазного переменного тока частотой 60 Гц. Отопление снабжается частично из поездной сборной шины, а частично от контактной сети постоянного тока, либо через обмотку обогрева трансформатора при переменном токе. Энергообеспечение цепей собственных нужд 110 В постоянного тока с резервированием от аккумуляторной батареи для системы управления поездом происходит через два зарядных устройства мощностью 60 кВт, питающихся от бортовой сети переменного тока.