Меню

Принципиальная схема электрической передачи постоянного тока

ВИДЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПЕРЕДАЧ

ТРЕБОВАНИЯ К ЭЛЕКТРИЧЕСКОМУ ОБОРУДОВАНИЮ

На тепловозах с электрической передачей тяговый (главный) генератор преобразует механическую энергию двигателя внутреннего сгорания в электрическую для питания тяговых электродвигателей. Полученную от тягового генератора электрическую энергию электродвигатели вновь преобразуют в механическую энергию и приводят во вращение движущие колесные пары локомотива. Такова в самых общих чертах схема электрической передачи тепловозов. Кроме тяговых электрических машин, на тепловозах установлены различные дополнительные электрические генераторы и электродвигатели, электрические аппараты и устройства управления, автоматического регулирования работы отдельных агрегатов, защиты оборудования от недопустимых режимов работы. Тепловозы имеют электрические световые сигналы, прожекторы, систему внутреннего и наружного освещения. Для пуска дизелей, а также действия сигналов, освещения при неработающем дизеле используются аккумуляторные батареи. Агрегаты и устройства электрического оборудования объединены для взаимодействия электрическими цепями, выполненными из проводов различного сечения.
Электрические машины и аппараты в процессе работы нагреваются вследствие потерь энергии в них. Для охлаждения атмосферным воздухом применяют как вентиляторы, установленные непосредственно на валах электрических машин (самовентиляция), так и дополнительные отдельные вентиляторы. В качестве примера на рис. 128 представлено расположение электрического оборудования на тепловозе 2ТЭ10В.

Расположение оборудования на тепловозе

Рис. 128. Расположение оборудования на тепловозе 2ТЭ10 В

Рассмотрим подробнее условия работы и основные требования, которые предъявляются к электрической передаче тепловозов и электрооборудованию в целом.
Передача прежде всего должна обеспечить эффективную работу тепловоза в условиях железнодорожного транспорта. Именно передача позволяет отсоединить дизель от движущих колесных пар при его пуске или движении поезда на «выбеге» перед остановкой, а также на участках пути со спусками. Для плавного трогания поезда с места, устойчивой работы дизеля с помощью передачи машинист может постепенно наращивать силу тяги локомотива вплоть до максимальной, ограничиваемой условиями сцепления колес с рельсами. В передачу введено устройство для быстрого изменения направления вращения (реверсирования) движущих колесных пар локомотива и изменения направления движения без изменения направления вращения коленчатого вала дизеля. Реверсирование дизеля связано со значительным усложнением его конструкции, а главное, требует продолжительного времени. Например, производительность маневрового тепловоза может снизиться в несколько раз, если изменять направление движения путем реверсирования дизеля. Передача реализует заданную машинистом мощность дизель-генератора (в том числе и номинальную) при изменении скорости движения локомотива с поездом в зависимости от профиля пути и других условий.
Не менее важным требованием к передаче является обеспечение экономичной по расходу топлива работы тепловоза. С учетом веса поезда, профиля пути, допустимой скорости движения машинист тепловоза реализует различную мощность дизеля, обычно изменяя частоту вращения коленчатого вала посредством контроллера. Передача должна при каждой установленной машинистом частоте вращения вала обеспечивать такую мощность дизеля, при которой удельный расход топлива будет наименьшим. Таким образом, при снижении мощности дизель будет работать в режимах наибольшей экономичности для каждого значения реализуемой мощности, или, как говорят, работать по экономической характеристике. Выполняя это условие, удается значительно снизить расход дизельного топлива в эксплуатации, так как тепловозы большую часть времени работают на частичной мощности (являющейся частью от номинальной мощности).
Повышение к.п.д. самой передачи также сокращает невосполнимые потери энергии, улучшает использование дизельного топлива, расходуемого тепловозом. Уменьшение потерь в передаче тепловозов всего на 5% эквивалентно экономии в целом на железнодорожном транспорте более 100 тыс. т дизельного топлива в год стоимостью свыше 8 млн. руб.
В настоящее время к. п. д. электрической передачи тепловозов достигает 82—86% при работе на номинальной мощности.
Требования по компактности и ограничению массы электрического оборудования тепловозов обусловлены не только стремлением снизить затраты дефицитных материалов и общую стоимость изготовления тепловозов. Задачи обеспечения непрерывно растущих требований народного хозяйства и населения страны в увеличении грузовых и пассажирских перевозок могут решаться только при условии создания все более мощных локомотивов. При существующих ограничениях осевых нагрузок повышение мощности локомотивов должно сопровождаться снижением удельной металлоемкости основного оборудования. Так, по мере развития отечественного тепловозостроения в послевоенный период от создания тепловозов серии ТЭ1 до выпуска тепловозов типа ТЭ10 удельная масса дизелей была снижена с 23,4 кг/кВт (17,2 кг/л, с.) до 8,8 кг/кВт (6,5 кг/л. с). На перспективных тепловозах ТЭП70, 2ТЭ121 этот показатель дизелей мощностью 2940 кВт (4000 л. с.) доведен до 5,4 кг/кВт (4 кг/л. с). Масса дизеля, являющегося источником механической энергии на тепловозе, составляет 16—19 т. Суммарная масса только тягового генератора и тяговых электродвигателей одной секции тепловоза 2ТЭ10Л, несмотря на все принятые меры по ее снижению, достигает 27,5 т. Поэтому электрооборудование ограничивает, и при том в большей мере, чем дизель, дальнейшее повышение секционной мощности тепловозов. Отсюда вытекает необходимость улучшения показателей по удельной массе и компактности электрооборудования при одновременном обеспечении высокой эксплуатационной надежности.
Железнодорожный транспорт представляет собой единый конвейер. Повреждение, выход из строя оборудования, приводящие к остановке тепловоза в пути следования с поездом, являются недопустимыми. Ведь это повлечет за собой нарушение движения поездов на всей линии. Если тепловоз имеет недостаточную надежность, то он вообще непригоден для железнодорожного транспорта, несмотря на любые другие его высокие показатели. Надежность и достаточная долговечность оборудования тепловозов являются необходимыми условиями повышения экономической эффективности локомотивного хозяйства. Сложность обеспечения высокой работоспособности электрооборудования усугубляется крайне тяжелыми условиями эксплуатации. Так, температура окружающего воздуха меняется от плюс 40—45е до минус 40—55°С. Тепловозы работают и при снежных метелях, и в песчаных бурях. Оборудование при движении локомотива подвергается сильной вибрации, загрязнению — особенно тяговые электродвигатели.
Требования удобства обслуживания в эксплуатации, технологичности ремонта электрооборудования являются очевидными и вытекают из необходимости облегчения труда обслуживающего персонала, снижения трудоемкости, стоимости эксплуатации и ремонта локомотивов.
Только исходя из учета перечисленных требований можно понять особенности устройства, работы электрических машин и другого электрического оборудования тепловозов.

ОСНОВНЫЕ ВИДЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПЕРЕДАЧ

Наиболее широкое распространение на отечественных тепловозах получила электрическая передача постоянного тока, в которой используются тяговые электрические машины только постоянного тока (рис. 129, а).
На тепловозах большой мощности в последние годы широко применяют электрическую передачу переменно-постоянного тока (рис. 129, б). В передаче такого типа используются синхронный тяговый генератор переменного тока и тяговые электродвигатели постоянного тока. Двигатели постоянного тока позволяют наиболее просто получить оптимальную тяговую характеристику тепловоза. Вырабатываемый синхронным тяговым генератором переменный ток выпрямляется, т. е. преобразуется в постоянный ток с помощью специальной выпрямительной установки.
Стремление упростить конструкцию тяговых электродвигателей, снизить их массу и стоимость, повысить надежность работы, свести к минимуму потребность в их обслуживании и ремонте привело к созданию для тепловозов передачи переменно-переменного тока (рис. 129, в). В такой передаче применяются и тяговый генератор, и тяговые электродвигатели переменного тока.

Схема передач

Рис. 129. Структурные схемы электрической передачи:
а — на постоянном; б — на переменно-постоянном; в — на переменно-переменном токе.
Г — тяговый генератор постоянного тока; СГ — синхронный тяговый генератор переменного тока; ВУ — выпрямительная установка; ПЧ — преобразователь частоты переменного тока; 1-3 — тяговые электродвигатели

Асинхронные электродвигатели переменного тока значительно проще по конструкции, легче, дешевле электродвигателей постоянного тока такой же мощности. В них отсутствуют коллектор и щеточный аппарат, которые ненадежны в эксплуатации, поэтому исключаются частые осмотры, снижаются затраты труда на обслуживание и ремонт.
Однако для регулирования скорости движения тепловоза с тяговыми электродвигателями переменного тока необходимо менять частоту тока, подводимого к двигателям. Наиболее совершенные преобразователи частоты переменного тока, основанные на использовании управляемых полупроводниковых вентилей (тиристоров), остаются еще весьма сложными по конструкции и дорогими. Преобразование частоты тока связано с потерями энергии, что несколько снижает общий к.п.д. передачи.
В нашей стране и за рубежом продолжаются интенсивные научно-исследовательские, опытно-конструкторские работы по созданию электрической передачи переменно-переменного тока, пригодной для практического использования на локомотивах. Построены и испытываются опытные образцы тепловозов с такой передачей.
Электрическими передачами постоянного тока оборудованы отечественные маневровые тепловозы ТЭ1, ТЭМ1, ТЭМ2, магистральные грузовые тепловозы ТЭЗ, М62, 2ТЭ10Л, 2ТЭ10В и пассажирские тепловозы ТЭШО, ТЭП60 (рис. 130, а). На каждой секции этих тепловозов установлено по одному тяговому генератору постоянного тока, приводимому в действие дизелем. Секция тепловоза в соответствии с числом движущих колесных пар оборудована шестью тяговыми электродвигателями. Каждый электродвигатель приводит во вращение через зубчатую передачу одну колесную пару локомотива. Мощность тягового генератора и тяговых электродвигателей определяется мощностью применяемых на тепловозах дизелей.
Так, номинальная мощность тягового генератора тепловоза ТЭ1 с дизелем мощностью 736 кВт (1000 л. с.) составляет 700 кВт, каждого тягового электродвигателя — 98 кВт. Номинальная мощность генератора тепловозов типов ТЭ10, ТЭП60, оборудованных дизелями мощностью 2210 кВт (3000 л. с), соответственно увеличена до 2000 кВт, а тягового электродвигателя —- до 305 кВт.
Электрическая передача переменно-постоянного тока получила применение на грузовых тепловозах 2ТЭ116, 2ТЭ121, пассажирских тепловозах ТЭП70 и ТЭП75, а также на экспортных тепловозах ТЭ109 (рис. 130, б). Каждая секция этих тепловозов оборудована синхронным тяговым генератором переменного тока и шестью тяговыми электродвигателями постоянного тока. Переменный ток, вырабатываемый синхронным генератором, преобразуется в постоянный (с незначительной пульсацией) с помощью выпрямительной установки, которая собрана из силовых полупроводниковых (кремниевых) вентилей.
Переход на тяговые генераторы переменного тока вызван ограниченными возможностями увеличения мощности тепловозных генераторов постоянного тока. Как показал опыт постройки и эксплуатации новых тепловозов, генераторы переменного тока обладают и целым рядом других достоинств — имеют меньшую массу, надежнее в эксплуатации, проще в обслуживании и ремонте. Даже с учетом необходимости применения достаточно дорогих по стоимости выпрямительных установок использование генераторов переменного тока является, безусловно, оправданным на тепловозах с дизелями мощностью 2210— 2940 кВт (3000—4000 л. с.) и более. Генераторы переменного тока успешно конкурируют с генераторами постоянного тока при секционной мощности до 2210 кВт (3000 л. с). И лишь на тепловозах мощностью менее 1470 кВт (2000 л. с.) генераторы постоянного тока находят по-прежнему преимущественное применение. Однако по мере совершенствования полупроводниковой техники, снижения стоимости изготовления выпрямителей тяговые генераторы переменного тока будут распространяться все шире.

Читайте также:  Что делает медуза жалит или бьет током

Схема

Рис. 130. Структурные схемы электрической передачи тепловозов:
а — 2ТЭ10Л, 2ТЭ10В, ТЭП10, ТЭП60; б- 2ТЭ116, ТЭ109, ТЭП70, ТЭП75

На всех отечественных тепловозах применяется электрический пуск дизелей от аккумуляторной батареи. Поэтому тепловозы оборудуются мощными аккумуляторными батареями. При пуске дизеля тяговый генератор постоянного тока работает в режиме электродвигателя, питается электроэнергией от батареи и приводит во вращение коленчатый вал. На тепловозах с передачей переменно-постоянного тока для пуска дизеля устанавливается стартерный электродвигатель.
Отдельные зарубежные тепловозы оборудованы так называемыми мономоторными тележками с групповым приводом колесных пар. На тележке тепловоза устанавливается лишь один тяговый электродвигатель, который через редуктор приводит во вращение все колесные пары данной тележки. В этом случае уменьшается число тяговых электродвигателей, упрощается их обслуживание в эксплуатации, сокращается длина тележек, улучшаются тяговые качества локомотива. Однако размеры тягового электродвигателя значительно увеличиваются по сравнению с двигателями для индивидуального привода колесных пар. Два тяговых электродвигателя занимают значительное место в кузове локомотива, который и без того перегружен оборудованием.

Источник

Основные типы электрических передач тепловозов.

Основные типы электрических передач тепловозов. Железная Дорога, Тепловоз, Длиннопост

На тепловозах с электрической передачей тяговый (главный) генератор преобразует механическую энергию двигателя внутреннего сгорания в электрическую для питания тяговых электродвигателей.

Полученную от тягового генератора электрическую энергию электродвигатели вновь преобразуют в механическую энергию и приводят во вращение движущие колесные пары локомотива.

Такова в самых общих чертах схема электрической передачи тепловозов.

Кроме тяговых электрических машин, на тепловозах установлены различные дополнительные электрические генераторы и электродвигатели, электрические аппараты и устройства управления, автоматического регулирования работы отдельных агрегатов, защиты оборудования от недопустимых режимов работы.

Передача реализует заданную машинистом мощность дизель-генератора (в том числе и номинальную) при изменении скорости движения локомотива с поездом в зависимости от профиля пути и других условий.

С учетом веса поезда, профиля пути, допустимой скорости движения машинист тепловоза реализует различную мощность дизеля, обычно изменяя частоту вращения коленчатого вала посредством контроллера.

Повышение к.п.д. самой передачи также сокращает невосполнимые потери энергии, улучшает использование дизельного топлива, расходуемого тепловозом.

Уменьшение потерь в передаче тепловозов всего на 5% эквивалентно экономии в целом на железнодорожном транспорте более 100 тыс. т дизельного топлива в год стоимостью свыше 8 млн. руб.

В настоящее время к. п. д. электрической передачи тепловозов достигает 82—86% при работе на номинальной мощности.

Основные типы электрических передач тепловозов. Железная Дорога, Тепловоз, Длиннопост

Наиболее широкое распространение на отечественных тепловозах получила электрическая передача постоянного тока, в которой используются тяговые электрические машины только постоянного тока (рис. 129, а).

На тепловозах большой мощности в последние годы широко применяют электрическую передачу переменно-постоянного тока (рис. 129, б).

В передаче такого типа используются синхронный тяговый генератор переменного тока и тяговые электродвигатели постоянного тока.

Двигатели постоянного тока позволяют наиболее просто получить оптимальную тяговую характеристику тепловоза. Вырабатываемый синхронным тяговым генератором переменный ток выпрямляется, т. е. преобразуется в постоянный ток с помощью специальной выпрямительной установки.

Стремление упростить конструкцию тяговых электродвигателей, снизить их массу и стоимость, повысить надежность работы, свести к минимуму потребность в их обслуживании и ремонте привело к созданию для тепловозов передачи переменно-переменного тока (рис. 129, в). В такой передаче применяются и тяговый генератор, и тяговые электродвигатели переменного тока.

Асинхронные электродвигатели переменного тока значительно проще по конструкции, легче, дешевле электродвигателей постоянного тока такой же мощности.

В них отсутствуют коллектор и щеточный аппарат, которые ненадежны в эксплуатации, поэтому исключаются частые осмотры, снижаются затраты труда на обслуживание и ремонт.

Однако для регулирования скорости движения тепловоза с тяговыми электродвигателями переменного тока необходимо менять частоту тока, подводимого к двигателям.

Наиболее совершенные преобразователи частоты переменного тока, основанные на использовании управляемых полупроводниковых вентилей (тиристоров), остаются еще весьма сложными по конструкции и дорогими. Преобразование частоты тока связано с потерями энергии, что несколько снижает общий к.п.д. передачи.

Основные типы электрических передач тепловозов. Железная Дорога, Тепловоз, Длиннопост

Электрическими передачами постоянного тока оборудованы отечественные маневровые тепловозы ТЭ1, ТЭМ1, ТЭМ2, магистральные грузовые тепловозы ТЭЗ, М62, 2ТЭ10Л, 2ТЭ10В и пассажирские тепловозы ТЭП60 (рис. 130, а).

На каждой секции этих тепловозов установлено по одному тяговому генератору постоянного тока, приводимому в действие дизелем.

Секция тепловоза в соответствии с числом движущих колесных пар оборудована шестью тяговыми электродвигателями.

Каждый электродвигатель приводит во вращение через зубчатую передачу одну колесную пару локомотива. Мощность тягового генератора и тяговых электродвигателей определяется мощностью применяемых на тепловозах дизелей.

Так, номинальная мощность тягового генератора тепловоза ТЭ1 с дизелем мощностью 736 кВт (1000 л. с.) составляет 700 кВт, каждого тягового электродвигателя — 98 кВт.

Номинальная мощность генератора тепловозов типов ТЭ10, ТЭП60, оборудованных дизелями мощностью 2210 кВт (3000 л. с), соответственно увеличена до 2000 кВт, а тягового электродвигателя —- до 305 кВт.

Электрическая передача переменно-постоянного тока получила применение на грузовых тепловозах 2ТЭ116, 2ТЭ121, пассажирских тепловозах ТЭП70 и ТЭП75, а также на экспортных тепловозах ТЭ109 (рис. 130, б).

Каждая секция этих тепловозов оборудована синхронным тяговым генератором переменного тока и шестью тяговыми электродвигателями постоянного тока.

Переменный ток, вырабатываемый синхронным генератором, преобразуется в постоянный (с незначительной пульсацией) с помощью выпрямительной установки, которая собрана из силовых полупроводниковых (кремниевых) вентилей.

Переход на тяговые генераторы переменного тока вызван ограниченными возможностями увеличения мощности тепловозных генераторов постоянного тока.

Как показал опыт постройки и эксплуатации новых тепловозов, генераторы переменного тока обладают и целым рядом других достоинств — имеют меньшую массу, надежнее в эксплуатации, проще в обслуживании и ремонте.

Даже с учетом необходимости применения достаточно дорогих по стоимости выпрямительных установок использование генераторов переменного тока является, безусловно, оправданным на тепловозах с дизелями мощностью 2210— 2940 кВт (3000—4000 л. с.) и более.

Источник

Как устроен и работает электровоз, тяговый подвижной состав


Наши дополнительные сервисы и сайты:

e-mail: office@matrixplus.ru
tender@matrixplus.ru
icq: 613603564
skype: matrixplus2012
телефон +79173107414
+79173107418

г. С аратов

Кислотное моющее средство для наружки купить, производство моющего средства для наружной обмывки вагонов, как правельно отмыть пассажирский железнодорожный вагон и вагоны метрополитена, отмыть лакокрасочное покрытие вагонов, технология наружной мойки вагонов, экологичность моющего средства для наружной обмывки вагонов, защита персонала при проведении завмывки вагонов моющим средством с антикором

Универсальное концентрированное моющее средство

Электрические схемы

Электрическая схема — это чертеж, на котором показано упрощенное и наглядное изображение связи между отдельными элементами электрической цепи, выполненной с применением условных графических обозначений, и позволяющий понять принцип действия устройства. В отличие от машиностроительных и строительных чертежей электрические схемы выполняют без соблюдения масштаба, а действительное пространственное расположение составных частей установки не учитывают или учитывают приближенно.

Читайте также:  Как посчитать силу тока из нагрузки

Напомним, что любая электрическая цепь состоит из источников энергии и ее потребителей. Кроме того, в электрическую цепь входят аппараты для включения и отключения всей цепи или отдельных ее участков и потребителей, измерительные приборы, устройства защиты и другие аппараты.

Электрические цепи современных электровозов содержат много электрических машин, аппаратов и приборов. Эти цепи настолько сложны, что ни изготовить, ни наладить, ни эксплуатировать, ни ремонтировать электрооборудование электровоза невозможно, не имея соответствующих чертежей — схем.

Графические обозначения элементов устройства и соединяющие их линии располагают на схеме таким образом, чтобы обеспечить наилучшее представление о структуре изделия и взаимодействия его составных частей. ГОСТ 2.701-84 «Схемы. Виды и типы. Общие требования к выполнению» устанавливает виды и типы схем изделий всех отраслей промышленности и подразделяет схемы на электрические, пневматические и кинематические. Нас интересуют электрические схемы и в некоторой степени пневматические и кинематические. В соответствии с ГОСТ 2.701-84 в зависимости от назначения электрические схемы разделяют на следующие: структурные, функциональные, принципиальные (полные), соединений (монтажные), расположения и некоторые другие. Далее будут рассматриваться в основном принципиальные схемы и иногда структурные.

Структурные схемы определяют основные функциональные части изделий (установки), их назначение и взаимосвязи. Структурные схемы разрабатывают при проектировании изделий. Они предшествуют разработке схем других типов; пользуются структурными схемами для общего ознакомления с изделием.

Функциональные схемы позволяют понять определенные процессы, протекающие в отдельных функциональных цепях изделия или в изделии в целом. Они служат для более углубленного ознакомления с электрическим оборудованием. Функциональными схемами пользуются для изучения принципов работы установки при ее наладке, контроле и ремонте.

На принципиальной (полной) схеме показывают все элементы, входящие в установку, связи между ними; схема дает детальное представление о работе установки. Элементом схемы называется составная часть ее, которая не может быть разделена на другие части, имеющие самостоятельное функциональное значение (резистор, конденсатор, трансформатор и т. д.). Принципиальными схемами пользуются для изучения принципов работы электроустановки, при ее наладке, контроле и ремонте. Эти схемы служат основанием для разработки других конструкторских документов, например схем соединений (монтажных) и чертежей.

Схемами соединений (монтажными) пользуются при монтаже электротехнических изделий, когда необходимо точно знать, как разместить все оборудование, как проложить и подключить провода, жгуты, кабели, а также места их присоединения.

Познакомимся подробнее с общими правилами выполнения принципиальных схем. На принципиальной схеме показывают условными графическими обозначениями все электрические элементы (приложение 3) электроустановки, а также все электрические связи между ними. Связи по возможности изображают прямыми линиями с наименьшим числом пересечений. Линии связи должны быть, как правило, показаны полностью, обрывать их допускается лишь в схемах очень большого размера.

Применительно к электровозам различают следующие принципиальные схемы:

тяговых силовых цепей, которые содержат устройства, предназначенные для реализации тяговой мощности; в эти цепи входят тяговые электрические двигатели, пусковое оборудование, силовая коммутационная аппаратура, различные реле и т. д.;

электрических цепей управления, к которым относятся цепи управления электрическими аппаратами, сигнализации, автоматики и др.;

вспомогательных цепей, в которые входят вспомогательные машины и устройства отопления, т. е. оборудование, предназначенное для обеспечения собственных нужд электрического подвижного состава.

По исполнению принципиальные схемы могут быть совмещенными и разнесенными.

В совмещенных схемах машины, аппараты и приборы изображают в одном месте со всеми относящимися к ним обмотками и контактами. Электрические связи между отдельными элементами показывают линиями. Такие схемы наглядны только при рассмотрении несложных электрических установок. При большом количестве связей схема получается запутанной, и ее трудно читать. Поэтому для изучения сложных электротехнических изделий, в том числе и электровозов, пользуются разнесенными схемами.

Рис. 7. Схема, выполненная разнесенным способом

Рис. 7. Схема, выполненная разнесенным способом

В разнесенных схемах контакты и обмотки всех аппаратов, машин и приборов, показанных в конкретной схеме, изображены отдельно и соединены друг с другом в последовательности, соответствующей прохождению тока. На схемах с разнесенным изображением все элементы одного и того же аппарата должны иметь одинаковое обозначение.

Например, на рис. 7 дана упрощенная принципиальная схема управления быстродействующим выключателем БВ силовой цепи электровоза постоянного тока (назначение и принцип работы БВ будут рассмотрены в главе 4, а действие этой цепи — в главе 7).

Все элементы, принадлежащие БВ, имеют одинаковое обозначение: 51-1. На рис. 7 изображены контакты аппарата, относящиеся только к цепи управления, а силовые контакты БВ обычно показывают на схеме тяговых силовых цепей. Расположение контактов и катушек в схеме обусловлено электрическими соединениями с элементами других аппаратов, например дифференциального реле (см. с. 133), обозначенного 52-1. Нетрудно заметить, что элементы дифференциального реле показаны в схеме разнесенными. Кнопочные выключатели с поясняющими надписями Возврат БВ и БВ служат для включения этого аппарата, но не являются его составной частью. Они располагаются на пульте управления машиниста и каждая пара имеет свой номер 81-1 и 82-2.

Электровозы конструктивно исполнены в двух и более секциях и последняя отделенная чертой цифра показывает, в какой из них расположено оборудование. Как следует из условных обозначений быстродействующего выключателя и дифференциального реле, аппараты находятся в первой секции электровоза по одному на единицу электроподвижного состава, а управление ими осуществляется из кабин машиниста, оборудованных кнопочными выключателями 81-1 (82-2) и контроллерами 95-1 (96-2), речь о которых пойдет в главе 7.

Разнесенным способом допускается вычерчивать как всю схему, так и ее отдельные части. Отдельные цепи должны быть расположены одна под другой и образовывать параллельные строки (строчный способ выполнения разнесенной схемы). Допускается располагать строки на схеме и вертикально. При выполнении схемы строчным способом рекомендуется параллельные строки нумеровать. На рис. 7 каждая строка имеет свой номер: К62, К50, 47 и т. д.

Для правильного чтения схемы нумеруют и отдельные участки проводов. Так, на одной из строк рисунка имеются следующие элементы с номерами: провод и контакт 47 главного вала 95-1, провод Н130, кнопочные выключатели 81-1 (Возврат БВ и БВ), межсекционный разъем, провод К50, кнопочные выключатели 82-2, провод Н131, провод и контакт 47 главного вала 96-2.

Каждый элемент, входящий в схему, имеет буквенно-цифровое обозначение. Такое обозначение представляет собой сокращенное условное наименование как отдельного элемента, так и устройства в целом. В соответствии с ГОСТ 2.710-81 «Обозначения буквенно-цифровые в электрических схемах» установлены буквенные коды наиболее распространенных видов элементов: С — конденсаторы; L — катушки индуктивности, дроссели; G — генераторы, источники питания; М — двигатели; Т — трансформаторы, автотрансформаторы; Р — приборы, измерительное оборудование; V — приборы полупроводниковые; К — реле, контакторы и т. д.

Для уточнения назначения некоторых элементов рекомендуются обозначения, состоящие из сочетания нескольких букв. Так, трансформатор тока обозначается ТА, трансформатор напряжения — TV, диод — VD, тиристор — VS, реле напряжения — KV, измерительные приборы амперметр, вольтметр, ваттметр — соответственно PA, PV, PW.

Цифры, как правило, необходимы для обозначения одного из нескольких однотипных элементов, имеющихся в схеме; их ставят за буквенным обозначением (например, Rl, R2, . Ml, М2, . ).

При необходимости допускается применять обозначения и пояснения, не установленные стандартом. Содержание и способ записи таких обозначений поясняются на схеме или в сопутствующем тексте, т. е. документации на изделие. Например, на рис. 7 дана дополнительная информация о быстродействующем выключателе: пояснено функциональное значение кнопочных выключателей 81-1, т. е. выключателей Возврат БВ и БВ (включение БВ).

До введения ГОСТ 2.710-81 в электрических схемах электровозов применяли другие буквенно-цифровые обозначения, которые до сих пор остались в схемах действующих электровозов. К ним привыкли локомотивные бригады, работники депо и т. д. Поэтому в данной книге применены обозначения и по ГОСТ 2.710-81 (в принципиальных схемах узлов и устройств) и принятые заводами-изготовителями (в схемах конкретных электровозов, как, например, на рис. 7).

Принципиальные схемы соответствуют отключенному положению изделия. Это очень важное условие, так как одни контакты аппаратов, если обмотки их обесточены, по условиям работы электровоза должны быть разомкнуты, а другие замкнуты. Если же ток проходит по обмоткам аппарата, то разомкнутые контакты, наоборот, будут замкнуты, замкнутые — разомкнуты. Контакты, которые замыкают те или иные электрические цепи при прохождении тока по обмоткам аппаратов, называются замыкающими. Если контакты аппаратов при прохождении тока по их обмоткам размыкают электрические цепи, их называют размыкающими. На схемах контакты изображают в положениях при отсутствии внешних принудительных сил, воздействующих на подвижные контакты.

Читайте также:  Сердечник контактора переменного тока

Ясному представлению о работе любого электрического устройства, умелой его эксплуатации, быстрому устранению неисправностей во многом способствует умение разбираться в электрических схемах, или, как говорят, читать их. Как книгу, схему начинают читать с названия. Затем, зная условные графические обозначения, определяют, какие машины и аппараты входят в электрические цепи. Однако, выяснив это, еще нельзя считать, что схема прочитана. Прочесть схему — значит понять, как работает рассматриваемая цепь. Для этого необходимо знать основные законы электротехники, уметь проследить цепь, а также проверить правильность сделанных предположений. Необходимо также иметь ясное представление о том, как устроены и работают аппараты и машины, входящие в цепь, и о многом другом в зависимости от назначения и сложности цепи, изображенной на схеме.

Рис. 8. Схема электроснабжения электрифицированной железной дороги постоянного тока

Рис. 8. Схема электроснабжения электрифицированной железной дороги постоянного тока

Прежде всего определяют пути прохождения тока, устанавливают, как при этом работают машины и аппараты, входящие в цепь. Отправной точкой при определении путей тока в схемах установок постоянного тока чаще всего служит положительный полюс источника питания, а конечной — его отрицательный полюс. В установках переменного тока началом цепи обычно считают одну из фаз питающей сети, а концом — какую-либо другую фазу или нулевой провод.

Вернемся к рис. 2, на котором показаны основные сооружения и оборудование, обеспечивающие электроснабжение электрифицированной дороги. Изготовление такого рисунка сопряжено со многими неудобствами: сложностью изображения, трудностью размещения отдельных элементов и т. п. Кроме того, в данном случае не решена главная задача — наглядно показать путь тока от тяговой подстанции к потребителю (электровозу) и обратно к подстанции.

Используя соответствующие условные графические обозначения, можно тот же рисунок показать в виде структурной схемы (рис. 8). Схема дает наглядное представление об электрических связях и оборудовании системы электроснабжения электрифицированной железной дороги постоянного тока. При этом на рис. 8, а даны полные названия элементов, показанных на рис. 2, для более четкого понимания их условных графических изображений. На рис. 8, б применены условные обозначения элементов в соответствии с ГОСТ 2.710-81.

Рис. 9. Упрощенная силовая схема электровоза постоянного тока

Рис. 9. Упрощенная силовая схема электровоза постоянного тока

Рис. 10. Упрощенная силовая схема электровоза переменного тока

Рис. 10. Упрощенная силовая схема электровоза переменного тока

Принципиальные схемы выполняют в многолинейном и однолинейном изображениях (см. приложение 3). При многолинейном способе каждую цепь одной и той же системы изображают отдельной линией (см. рис. 8, а), а элементы аппаратов в их условном изображении дают отдельно для каждой цепи (фазы). В случае однолинейного способа все цепи одной и той же системы (например, три фазы трехфазной цепи) изображают одной линией (см. рис. 8, б), все три ножа выключателя или разъединителя и многофазную линию связи обозначают одной линией. Число поперечных черточек на линиях электрической связи однолинейной схемы указывает число фаз.

Простейшее изображение силовой цепи электровоза постоянного тока приведено на рис. 9, электровоза переменного тока — на рис. 10. Эти очень упрощенные схемы силовых цепей выполнены с использованием условных графических (см. приложение 3) и буквенных обозначений, предусмотренных соответствующими стандартами.

Для определения путей прохождения тока в силовых цепях электровозов за отправную принимают точку соприкосновения токоприемника и контактного провода. Это справедливо для электровозов постоянного и переменного тока. Однако какие аппараты в силовой цепи будут срабатывать при прохождении тока и к чему это приведет, нельзя сказать, не зная назначения и устройства этих аппаратов.

Срабатывание любого аппарата силовой цепи электровоза всегда оказывает то или иное воздействие на тяговые двигатели — осуществляется их пуск, регулируется частота вращения, изменяется направление вращения (реверсирование), производится переключение в режим электрического торможения и т. д. Следовательно, для того чтобы свободно читать электрические схемы электровозов, надо прежде всего знать, как устроены и как работают тяговые двигатели, разобраться в их свойствах (характеристиках). Разумеется, необходимо также иметь представление об устройстве и назначении различных аппаратов, входящих в цепи тяговых двигателей.

для железнодорожного транспорта, сертифицированные ВНИИЖТ- «Фаворит К» и «Фаворит Щ», внутренняя и наружная замывка вагонов.

Источник



Электрическая передача на тепловозах

Опубликовано 26.07.2019 · Обновлено 04.02.2021

При разработке проектов тепловозов инженерная мысль искала различные технические решения передачи вращающего момента от дизеля к движущим колесным парам. Создавались проекты электрической, механической, пневматической и гидравлической передач, и только две из них практически были осуществлены на тепловозах – электрическая и гидравлическая.

теплвоз в разрезе

В этой статье я расскажу об электрической передаче. Она нашла самое широкое применение на мощных магистральных и маневровых тепловозах. Электрическая передача очень надежная и экономичная, но имеет и недостатки – большой вес и требует для изготовления дорогостоящих цветных и изоляционных материалов. Но все равно, несмотря на свои некоторые недостатки, она является основной в тепловозостроении.

Тепловозный дизель-генератор

Электрическая передача работает по принципу – дизель вращает вал генератора, вырабатываемый им ток поступает на тяговые электродвигатели, расположенные на осях движущих колесных пар. Такие установки на тепловозах называются – дизель-генераторными. В прежних статьях я уже касался вопроса тягового привода локомотивов, где рассматривалась именно электрическая передача. Вот тяговые электродвигатели и располагаются либо на опорно-осевой подвеске, либо на опорно-рамной в рамах тележек, в зависимости от конструкции.

Колёсно-моторный блок тепловоза

Колёсно-моторный блок тепловоза

Тяговые электродвигатели (ТЭД) соединены с главным генератором (ГГ) соединительными кабелями. Еще очень важным и сложным элементом в электрической передаче являются системы и устройства ее регулирования.

Существует несколько типов электрической передачи: на постоянном токе и на переменном токе. Все тяговые электродвигатели тепловозов работают на постоянном токе, поэтому электрическая передача постоянного тока имеет главный генератор постоянного тока. Ток вырабатываемый генератором сразу поступает на тяговые электродвигатели.
Здесь есть и свои недостатки – большой вес и габариты главного генератора, большой расход цветных металлов на его производство.

Генераторный блок

Генераторный блок

Существуют и передачи переменно-постоянного тока. Дизель вращает якорь генератора переменного тока, а далее переменный ток преобразуется в постоянный в выпрямительных установках и все равно на ТЭД поступает постоянный ток.
Здесь есть свои преимущества – главный генератор переменного тока значительно проще в изготовлении, расход цветных металлов меньше, значительно меньше его вес и габариты, но требуется установка выпрямительных установок. Запуск дизеля на тепловозах с электрической передачей осуществляется с помощью самого главного генератора — система в момент запуска дизеля переводит генератор в режим сериесного электродвигателя, он и раскручивает вал дизеля. Сериесный электродвигатель – это двигатель в котором обмотка якоря и обмотка возбуждения соединены последовательно. Не требуется установка стартера или системы накопления и сохранения сжатого воздуха для пуска дизеля.

Дизель-генераторная установка тепловоза

Дизель-генераторная установка тепловоза

Конечно для вращения вала главного генератора требуется большая мощность дизеля, ведь все мы знаем, что такое «противоЭДС» — сила, направленная против вращения якоря генератора и ее надо постоянно преодолевать. Поэтому приходиться применять разные системы регулирования электрической передачи на тепловозах. Она позволяет автоматически поддерживать постоянную мощность главного генератора за счет сложной системы возбуждения, позволяющей автоматически изменять ток возбуждения главного генератора в зависимости: от позиции контроллера машиниста (как правило контроллер имеет 15 позиций); от величины тока в силовой цепи; от напряжения главного генератора; от потребляемой мощности от вала дизеля вспомогательными устройствами и агрегатами.

Повторюсь, система очень сложная, включает в себя всевозможные механические и электрические устройства. Как-нибудь, наберусь смелости и попробую написать статью в которой попытаюсь изложить все это просто и доступно.

Машинное отделение тепловоза 2ТЭ10М

Машинное отделение тепловоза 2ТЭ10М

Тяговые электродвигатели на тепловозах подключаются либо последовательно, либо параллельно, в зависимости от конструкции тепловоза, подключение к главному генератору осуществляется посредством силовых электропневматических контакторов, смена направления движения тепловоза осуществляется разворотом электропневматического устройства с силовыми контактами – реверсора.

Источник