Схема рис. 91 предусматривает реостатный пуск тяговых двигателей с переключением их в процессе пуска с последовательного на параллельное (здесь и ниже под параллельным соединением условно понимается соединение двигателей в две параллельные группы по два двигателя, соединенных последовательно, в каждой группе) соединение, двухступенчатое ослабление поля на каждом из двух соединений шунтировкой обмоток возбуждения активным и индуктивным сопротивлениями и реверсирование хода поезда, а также защиту тяговых двигателей от перегрузок, коротких замыканий, буксования и перенапряжений.

Система управления двигателями групповая, косвенная. Основным аппаратом управления является силовой контроллер с пневматическим приводом и односторонним вращением. Этот контроллер имеет 18 позиций, из них:

• 8 реостатных позиций последовательного соединения;
• 3 безреостатных позиции последовательного соединения с различным возбуждением тяговых двигателей;
• 4 реостатных позиции параллельного соединения;
• 3 безреостатных позиции параллельного соединения с различным возбуждением тяговых двигателей.

Силовой контроллер имеет 12 силовых кулачковых контакторов (1—12) без дугогашения, в том числе 10 реостатных и два для регулировки возбуждения двигателей. Таблица замыкания силовых кулачковых и индивидуальных контакторов на различных позициях силового контроллера приведена на рис. 91. В той же таблице приведены сопротивления пусковых реостатов и степени регулировки поля возбуждения по позициям силового контроллера.

Пусковая диаграмма моторного вагона, т. е. кривые зависимости тока тяговых двигателей от скорости движения поезда на различных позициях силового контроллера, приведена на рис. 92. На этой диаграмме выделены кривые автоматического пуска с нормальным и пониженным ускорением, а также автоматические характеристики маневровой и четырех ходовых ступеней регулирования скорости.

Рис. 91. Силовая схема моторного вагона и таблица замыкания контакторов: Т— токоприемник; Я-ЯЯ — якори тяговых двигателей с обмотками дополнительных полюсов; К-КК — обмотки главных полюсов; Фд — индуктивный фильтр; Фк — конденсаторный фильтр; Гр— главный разъединитель; БВ— быстродействующий выключатель; ЛК1, ЛК2 — линейные контакторы; ДР – дифференциальное реле; РП1, РП2— реле перегрузки тяговых двигателей; П1, П2— индивидуальные контакторы параллельного соединения; М— индивидуальный мостовой контактор; Ш1, Ш2— индивидуальные контакторы ослабления поля; 1—12 – кулачковые-контакторы силового контроллера; В1—В8— кулачковые контакторы реверсивного переключателя; Р1—Р5, Р6—Р10 – пусковые сопротивления; P11—P12, Р13—Р14— сопротивления ослабления поля двигателей; ИШ1, ИШ2— индуктивные шунты; РУ— реле ускорения; РБ1, РБ2—реле буксования; Р21—Р23, Р24—Р26 — сопротивления к реле буксования; А-ША— амперметр силовой цепи с шунтом; Р— вилитовый разрядник; СЧ1 — счетчик разрядов; СЧ2 – счетчик электроэнергии

Для изменения направления хода поезда применен реверсивный переключатель с групповым пневматическим приводом, восемь кулачковых контакторов В1—В8 которого осуществляют прямое или обратное включение двух групп обмоток возбуждения тяговых двигателей.

Маневровый режим. При необходимости езды с минимальной скоростью машинист должен установить рукоятку контроллера в маневровое положение. При этом включаются линейные контакторы ЛК1, ЛК.2 и мостовой контактор /И; силовой контроллер остается на 1-й позиции, т. е. замкнуты его кулачковые контакторы 7 и 8*. Таким образом собирается схема из четырех последовательно включенных тяговых двигателей с полностью введенными пусковыми реостатами и при полном поле возбуждения двигателей.

На 1-й позиции замкнуты также кулачковые контакторы 11 и 12, но они в работе не участвуют и включены только для того, чтобы при повороте силового контроллера с 18-й позиции на 1-ю не выключались одновременно четыре кулачковых контактора. Этим облегчается работа привода силового, контроллера.

Пуск при последовательном соединении двигателей. При установке рукоятки контроллера машиниста в 1-е или 2-е положение осуществляется автоматический пуск поезда под контролем реле ускорения до выхода на автоматическую характеристику последовательного соединения при полном поле (9-я позиция КСП) или при ослабленном поле (11-я позиция КСП). При этом вначале собирается схема маневрового режима, а затем силовой контроллер постепенно переходит с позиции на позицию, выводя кулачковыми контакторами 1-10 пусковые сопротивления.

Рис. 92- Пусковая диаграмма моторного вагона при U_KC = 3 000 В, D_ВК =100 мм: I — ток одного двигателя; v — скорость поезда; цифры у кривых — позиции силового контроллера; С —последовательное (сериесное) соединение двигателей; П — параллельное соединение; ПП— полное поле; ОП — ослабленное поле; М — маневровая ступень

Каждый поворот силового контроллера на следующую позицию происходит только тогда, когда ток тяговых двигателей снизится до 175—170 А. Ступени пускового сопротивления подобраны так, что ток в процессе реостатного пуска колеблется на всех позициях последовательного соединения в пределах 170—205 А. Лишь на 3-й позиции ток может достичь 220 а, однако, если машинист задержит рукоятку контроллера на маневровом положении на 1—2 сек, то и на этой позиции ток не достигнет величины, большей 205 А.

На 9-й позиции силового контроллера замкнуты кулачковые контакторы 9 и 10, в связи с чем пусковые сопротивления полностью выведены. Этот режим является первым ходовым.

При повороте КСП на 10-ю позицию включаются индивидуальные контакторы Ш1 и Ш2, замыкающие цепи шунтировки обмоток возбуждения двигателей, и поле возбуждения их ослабляется на 33%. На 11-й позиции КСП дополнительно включаются кулачковые контакторы 11 и 12, закорачивающие активные сопротивления в цепях шунтировки, и поле возбуждения двигателей ослабляется до своей номинальной величины — 50%. Этот режим движения является вторым ходовым.

Переход на параллельное соединение двигателей. Если рукоятка контроллера машиниста установлена в 3-е или 4-е положение, то силовой контроллер не фиксируется на 11-й позиции, а после уменьшения силового тока до 175 а или ниже (при задержке главной рукоятки в положениях М, 1 или 2) переходит на 12-ю позицию (этот переход на рис. 92 не показан), осуществляя переключение двигателей на параллельное соединение. Переключение происходит методом моста в такой последовательности:

1. Включаются индивидуальные контакторы П1 и П2, подключающие параллельно цепи четырех последовательно включенных тяговых двигателей сопротивление величиной 17,66 ом (по 8,83 ом в каждой группе из двух двигателей). При напряжении в контактной сети 3 000 в в цепи сопротивлений устанавливается ток 170 а, приблизительно равный току тяговых двигателей.
2. Выключается индивидуальный контактор М, включенный между средними точками моста, образованного двумя группами тяговых двигателей и двумя плечами сопротивлений. При напряжении сети, близком к 3 000 в, этот контактор выключается практически без тока, так что режим тяговых двигателей не изменяется. В то же время после выключения контактора М тяговые двигатели оказываются включенными в две параллельные группы последовательно с пусковым сопротивлением в каждой группе. Поскольку на 12-й позиции КСП контакторы 1Л1 и Ш2 остаются включенными, то переход на параллельное соединение происходит при ослабленном поле двигателей.
3. Вследствие того, что на 12-й позиции КСП ток тяговых двигателей не увеличился, т. е. остался меньше 170 а, силовой контроллер не задерживается на этой позиции и сразу переходит на 13-ю позицию. На этой позиции почти одновременно включаются кулачковые контакторы 1 и 2 и выключаются индивидуальные контакторы Ш1 и Ш2. Осциллографированием установлено, что кулачковые контакторы 1 и 2 включаются на 0,05 сек раньше, чем выключаются индивидуальные контакторы Ш1 и Ш2. Поэтому в этот небольшой промежуток времени ток тяговых двигателей сначала возрастает до 225 А, а затем снижается до 190 А. Этим заканчивается переход на параллельное соединение двигателей и устанавливается 13-я реостатная позиция параллельного соединения при полном поле возбуждения.

На рис. 93 показаны кривые изменения тока и тягового усилия двигателей в процессе перехода с 11-й на 13-ю позицию КСП. Эти кривые показывают, что переход осуществляется достаточно плавно; благодаря ослаблению поля на 12-й (переходной) позиции тяговое усилие изменяется меньше, чем ток.

Последующий процесс пуска осуществляется при вращении силового контроллера с 13-й позиции на 16-ю; при этом кулачковые контакторы 3—8 попарно замыкают секции пусковых сопротивлений обеих групп тяговых двигателей. Колебания пускового тока при этом несколько больше, чем на последовательном соединении двигателей, и составляют 170-220 А. На 16-й позиции КСП осуществляется третий ходовой режим— автоматическая безреостатная характеристика при параллельном соединении двигателей и полном поле возбуждения.

Если рукоятка контроллера машиниста установлена в 4-е положение, то КСП продолжает вращаться до 18-й позиции, осуществляя двухступенчатое ослабление поля двигателей аналогично тому, как это происходит при последовательном соединении на 10—11-й позициях КСП. На 18-й позиции КСП осуществляется 4-й ходовой режим, при котором может быть достигнута наибольшая скорость движения. При неизменном напряжении сети 3 000 В весь процесс пуска до скорости 65 км/ч продолжается 26-28 сек со средним ускорением 0,65—0,7 м/сек².

Выключение тока и переход на более низкую скоростную характеристику. Если после окончания автоматического пуска машинист переставит рукоятку контроллера с 4-го на 3-е или со 2-го на 1-е положение, то выключаются индивидуальные контакторы Ш1 и Ш2, и двигатели переходят с режима ослабленного поля на режим полного поля. Силовой контроллер при этом остается на той же позиции, на которой он находился до этого. Передвижение рукоятки с 3-го положения на 2-е или на 1-е ни к каким изменениям в схеме не приводит. Если же машинист возвратит рукоятку на маневровое положение в тот момент, когда автоматический пуск еще не закончился, то силовой контроллер остановится на той позиции, до которой он успел дойти в этот момент, и движение будет продолжаться при включенных пусковых реостатах.

Рис. 93. Изменение тока двигателей I_я и тягового усилия F_д при переходе с последовательного соединения на параллельное: 1—включение контакторов П1, П2; 2 — выключение контактора М; 3— включение 1-го и 2-го контакторов КСП; 4— выключение контакторов  Ш1, Ш2; Icp, Fcp— средние значения тока и тягового усилия за период пуска.

При передвижении рукоятки на нулевое положение выключаются линейные контакторы ЛК1 и ЛК2, а также контактор М или контакторы П1, П2 в зависимости от того, какие из них были до этого включены. Цепь силового тока разрывается. После этого силовой контроллер автоматически начинает вращаться до 1-й позиции и останавливается на ней, подготавливая схему для следующего включения тока.

Повторное включение тока при движении поезда не всегда происходит при последовательном соединении двигателей со всеми включенными пусковыми сопротивлениями, после чего силовой контроллер (как правило хронометрически) доходит до позиции, заданной контроллером машиниста. Хронометрическое вращение КСП с 1-й позиции до 18-й продолжается 6—7 сек.