Основными аварийными режимами работы тягового привода являются: срыв в работе регуляторов тока и напряжения из-за сбоев в системе управления или плохого токосъема энергии с контактного рельса; замыкание на корпус одной из точек силовой цепи из-за нарушения или пробоя изоляции; выхода из строя транзистора силового инвертора. Во всех случаях могут возникнуть аварийные сверхтоки, приводящие к повреждению электрического оборудования.

Задачей устройств защиты является быстродействующее отключение силовой цепи для ограничения развития аварийных сверхтоков на уровне, не приводящем к выходу из строя силовых полупроводниковых приборов тягового привода.

В качестве основного аппарата защиты в тяговом приводе используется выключатель быстродействующий QF-1 типа UR6-31 с уставкой максимальной токовой защиты 1500А. БВ отключает токи короткого замыкания в силовых цепях привода в режиме тяги и рекуперативного торможения.

Дополнительно в своем составе тяговый привод содержит устройства электронной защиты:

• от перегрузки по току в цепи питания;
• от перенапряжений в контактной сети;
• от перегрузки инвертора по выходному току;
• от замыканий силовой цепи на землю;
• от перегрева инвертора и тормозного реостата.

Электронная защита предназначена для предотвращения развития аварийных сверхтоков и напряжений в силовой цепи тягового привода в нештатных режимах работы на уровне, когда контролируемые параметры превосходят рабочие значения, но еще не достигли уставок аппаратной защиты. При срабатывании любой из защит БУТП выключает силовой инвертор тягового привода, снимая импульсы управления транзисторами модуля силового инвертора.

При перенапряжении в контактной сети свыше 1000В первый уровень электронной защиты в любом режиме работы привода включает чоппер тормозного резистора, если рост напряжения не прекращается, то второй уровень электронной защиты принудительно выключает БВ по цепи управления в следующих случаях:

• если ток в звене постоянного тока в режиме выбега или стоянки превышает 100А на время более 3с, то БВ тягового привода выключается и блокируется;
• если при стоянке (V=0) зафиксировано два случая срабатывания тормозного чоппера, то БВ тягового привода выключается и блокируется;
• если при стоянке (V=0) зафиксировано два случая срабатывания электронной защиты по входному току, то БВ тягового привода выключается и блокируется;

Решение о включении привода в работу по повагонному управлению принимает машинист.

Дифференциальная защита работает только в режиме тяги и так же сопровождается принудительным выключением БВ. Если срабатывание БВ произойдет 3 раза в течение 5 минут, то такой привод считается неисправным. При этом БУТП запрещает дальнейшее включение привода. Его повторное включение можно осуществить только снятием и повторной подачей питания 80В на контейнер тягового привода.

Защита от перегрева инвертора включается, когда температура на радиаторе охлаждения модуля силового инвертора превысит 85 градусов. Выключение этого вида защиты произойдет при снижении температуры до 70 градусов.

Защита от перегрева тормозного реостата включается при поступлении с блока питания вентилятора в БУТП сигнала о неисправности вентилятора тормозного реостата. При этом БУТП запрещает режим электрического торможения тягового привода. Если срабатывание этого вида защиты произойдет 12 раз за 5 минут, то такой привод считается неисправным. При этом БУТП запрещает дальнейшее использование привода. Его включение возможно только после снятия и подачи питания 80В на контейнер тягового привода.

Защита от юза и боксования

Работа устройств защиты от боксования и юза разбивается на три этапа:

1. своевременное выявление процесса боксования и юза;
2. быстрое вмешательство в процесс регулирования с целью снижения задания силы тяги и тормозных усилий, а так же частоты вращения колесных пар путем уменьшения токов двигателей без изменения режима работы привода;
3. восстановления тяги (торможения) после прекращения боксования (юза) с более медленным темпом нарастания тока тяговых двигателей до заданного значения.

Для быстрого выявления склонности колесных пар к боксованию нужно знать частоту вращения колесных пар и линейную скорость вагона. Тогда на основании сравнения частоты вращения каждой колесной пары с линейной скоростью вагона, можно определить моменты начала и окончания процессов боксования и юза.

В БУТП линейная скорость вагона определяется с помощью математического моделирования. Исходной информацией для вычисления линейной скорости вагона являются сигналы датчиков частоты вращения роторов 4-х тяговых двигателей вагона.

При выходе скорости колесной пары за допустимые линейной скоростью вагона пределы, формируется сигнал защиты, который является командой на автоматическое снижение уставки задания тока привода.

После прекращения боксования или юза, система защиты с более медленным темпом восстанавливает заданное значение тяговой или тормозной уставки тока.