При активации кабины управления ключом штатно включается разъединитель постоянного тока 5.03.Q26 ближайшего от активной кабины вагона с токоприемником. При нажатии импульсной кнопки «Подъем токоприемника» на пульте управления, в штатном режиме поднимаются оба токоприемника и высокое напряжение 3кВ. с контактной сети поступает на датчик напряжения контактной сети ПНКВ-2 (преобразователь напряжения в код). Величина напряжения в контактной сети преобразуется датчиком ПНКВ-2 в цифровой сигнал, который идет в МПСУиД.
При наличии напряжения в контактной сети (по датчику ПНКВ-2), и при поступлении в МПСУиД сигнала от датчика контроля вставки токоприемника, токоприемник загорается на ИЧМ зеленой пиктограммой. При подъеме токоприемника, наличии сигнала от датчика контроля полоза, и отсутствии напряжения в контактной сети токоприемник на ИЧМ будет отражаться зеленой мигающей пиктограммой, хотя фактически токоприемник может быть поднят. После подъема токоприемников, при наличии напряжения в контактной сети в левом верхнем поле ИЧМ появляется цифровое значение напряжения контактной сети. Напряжение контактной сети также появляется на левом ИЧМ в виде гистограммы в меню основного экрана ИЧМ (фото 1).
После подъема токоприемников и нажатия импульсной кнопки «Включить БВ» на пульте управления, включаются быстродействующие выключатели 1.01.Q21 (БВ) вагонов 02 (04) с токоприемником. С контактного провода высокое напряжение 3кВ. через токоприемник, быстродействующий выключатель 1.01.Q21 (БВ), датчик тока ПНКВ-4, подается на сетевой–фильтр дроссель 1.02.А23. Сетевой фильтр — дроссель 1.02.А23 за счет индуктивности, уменьшает колебания тока с контактной сети. От сетевого фильтра-дросселя через междувагонное высоковольтное соединение высокое напряжение подводится к тяговым преобразователям 1.02.А01, установленным на головных вагонах 01 и 05.
Также от токоприемника, напряжение с контактного провода, через БВ 1.01.Q21, датчик тока ПНКВ-1, включенный штатно разъединитель постоянного тока (шины обогрева) 5.03.Q26, подается к климатической установке вагона 03. Одновременно через датчик тока ПНКВ-4 по высоковольтной шине отопления напряжение с контактной сети, через включенное БВ подводится к климатическим установкам вагонов 01 и 02. На хвостовых вагонах высокое напряжение к климатическим установкам также подводится через БВ, датчик тока ПНКВ-4. При штатной работе силовой схемы и включенном одном разъединителе 5.03.Q26 со стороны активной кабины управления, токоприемники электрически не соединены друг с другом.
Тяговый преобразователь (по аналогии с электропоездом ЭС2Г до 045 номера) имеет один промежуточный контур и два инвертора (на схеме К11 и К12), которые преобразуют напряжение промежуточного контура в трехфазное переменное напряжение, регулируемое по частоте (0-250 Гц) и напряжению (0 — 2522 В.) для питания тяговых электродвигателей. Два инвертора осуществляют питание четырех асинхронных тяговых электродвигателей переменного тока. Каждый инвертор производит питание трехфазным переменным током свою группу электродвигателей. Управление силовыми транзисторами (IGBT) инвертора производит блок управления приводом (БУП). Тяговые двигатели в одной тележке имеют разное направление вращения, так как расположены с разных сторон одной тележки.
Высокое напряжение поступает на тяговый преобразователь через собственный датчик тока В1, контролирующий ток на входе в тяговый преобразователь. В тяговом преобразователе датчики тока В1 и В15 выполняют функцию дифференциальной защиты. Ток на входе в тяговый преобразователь и на выходе из него должен быть одинаковым. Если будет зарегистрирована разница токов на входе и выходе (на датчиках тока В1 и В15), система зарегистрирует короткое замыкание в тяговом преобразователе и произойдет его отключение. При запуске тягового преобразователя по сигналу от МПСУиД и от блока управления приводом (БУП), включается контактор в тяговом преобразователе Q100. При включении контактора Q100, напряжение с контактной сети через сетевой фильтр-дроссель, контактор Q100, сопротивление R10, поступает на промежуточный контур тягового преобразователя. Сопротивление R10 ограничивает начальный ток заряда конденсатора промежуточного контура С1. После подачи высокого напряжения на промежуточный контур тягового преобразователя и зарядки конденсатора промежуточного контура С1, на промежуточном контуре образуется постоянное стабилизированное напряжение контактной сети. По завершению зарядки конденсатора промежуточного контура БУП, включает контактор Q10 и высокое напряжение поступает напрямую на промежуточный контур, минуя сопротивление R10. В случае кратковременного снятия напряжения с промежуточного контура (вследствие нестабильного токосъема и т. д), конденсатор С1 за счет разрядки, компенсирует мгновенные провалы напряжения в промежуточном контуре тягового преобразователя. Датчик напряжения В16 контролирует уровень напряжения на входе в тяговый преобразователь, которое должно находиться в пределах 2200-4000 В. Если высокое напряжение выходит за рабочие параметры (снижается или повышается), тяговый преобразователь блокируется.
Напряжение промежуточного контура контролируется датчиком напряжения В13. Сопротивления R11 и R21, установленные в промежуточном контуре служат для разрядки конденсатора С1 промежуточного контура в случае отключения тягового преобразователя. Автономные инверторы собраны на силовых биполярных транзисторах с изолированным затвором (IGBT, на схеме обозначены А1 — А6), управляемых блоком управления приводом (БУП) в зависимости от заданного тягового или тормозного усилия.
При постановке контроллера тягово-тормозных усилий КТТ в тяговое положение, цифровой сигнал от контроллера по поездной линии связи идет в МПСУиД. От МПСУиД, по цифровой шине, сигнал о необходимом тяговом усилии передается на блоки управления приводом (БУП) вагонов 01 и 05. Блоки управления приводом (БУП) управляют работой силовых транзисторов IGBT и обеспечивают трехфазное напряжение с регулированием частоты и напряжения на входных клеммах тяговых электродвигателей в зависимости от заданной нагрузки и скорости вращения.
В дальнейшем по командам, поступающим от БУП, инверторы тяговых преобразователей начинают работать в режиме, который обеспечивает необходимую частоту и напряжение для создания заданного момента тяговых электродвигателей.
При постановке контроллера тягово – тормозных усилий (КТТ) в положение торможения, цифровой сигнал идет в систему МПСУиД и система рассчитывает необходимое тормозное усилие в зависимости от заданного контроллером. Информация о заданном тормозном усилии передается по поездной линии связи на БУП. Инвертор снижает частоту приложенного напряжения, при которой частота вращения магнитного поля статора становится меньше частоты вращения ротора асинхронного двигателя. При этом тяговые электромашины переходят в режим генератора. Энергия от тяговых двигателей поступает через обратные диоды инвертора на промежуточный контур тягового преобразователя.
В случае, если напряжение на промежуточном контуре будет больше напряжения в контактной сети, напряжение будет отдаваться в контактную сеть по следующей цепи: контактор Q10 тягового преобразователя, датчик тока В1, сетевой фильтр-дроссель 1.02.А23, датчик тока ПНКВ-4, быстродействующий выключатель 1.01.Q21, токоприемник и далее в контактный провод. При этом начинается рекуперация (возврат) электроэнергии в контактную сеть с тяговых электродвигателей.
В случае, если напряжение в контактной сети больше напряжения промежуточного контура тягового преобразователя или рекуперативное торможение не эффективно, происходит переход в режим реостатного торможения и по сигналу БУП, без разбора силовой схемы открываются транзисторы тормозного регулятора К1 (А1 и А3). В результате тормозные резисторы 1.01.R11, 1.01.R12 подключаются к напряжению промежуточного контура, происходит реостатное торможение. Реостатное торможение происходит по следующей цепи: «плюсовая» цепь промежуточного контура тягового преобразователя, открытые транзисторы IGBT тормозного регулятора, тормозные сопротивления 1.01.R11, 1.01.R12, расположенные на крыше головного вагона, минус тягового преобразователя.
Если заданного тормозного усилия от рекуперативного или реостатного торможения будет недостаточно, то система управления дает сигнал по поездной линии связи на блоки управления тормозами БУТ для реализации необходимого тормозного усилия электропневматическим тормозом. При этом возможно совместно применять электродинамическое и электропневматическое торможение.
