Электровоз

Электровозом называют локомотив, приводимый в движение электрическими двигателями, которые получают электрическую энергию через токоприемник от контактной сети. В контактную сеть электроэнергия поступает от тяговой подстанции. В зависимости от рода используемого тока различают электровозы постоянного тока и электровозы переменного тока. Есть также электровозы двойного питания постоянным и переменным током.

Электровоз постоянного тока ЧС -7

Электровозы имеют сложное механическое, электрическое и пневматическое оборудование.

К механической части электровоза относятся кузов и тележки. Тележка включает в себя раму, колесные пары с буксами, подвески тяговых двигателей, тяговые передачи, рессорное подвешивание, рычажно-тормозные передачи. Электровозы имеют две, четыре и шесть тележек. При двух тележках в каждой из них устанавливают три колесные пары (шестиосные электровозы), при четырех и шести тележках - две колесные пары (соответственно восьмиосные и двенадцатиосные электровозы). Рессорами и буксами с подшипниками рамы тележек связаны с колесными парами. Благодаря рессорам уменьшается воздействие электровозов на путь, меньше изнашивается оборудование электровоза, так как снижается сила ударов. Воспринимаемых им при прохождении стыков и неровностей пути.

Колесные пары электровозов приводятся во вращение двигателями, называемыми тяговыми. Валы двигателей соединяются с осями колесных пар зубчатыми передачами – редукторами.

Электровоз двойного питания ЭП 10.

Электрическая часть электровозов, кроме тяговых двигателей, содержит множество различных аппаратов, предназначенных для пуска тяговых двигателей, изменения скорости и направления движения локомотива, электрического торможения, защиты оборудования от перегрузок, перенапряжения и токов короткого замыкания.

В качестве источника тока низкого напряжения используют генераторы управления или статические преобразователи. От них, кроме низковольтных аппаратов получают энергию приборы освещения и заряжается аккумуляторная батарея.

Тяговые двигатели, часть электрических машин и аппаратов, выделяющих при работе значительное количество тепла, охлаждают потоками воздуха, создаваемыми вентиляторами. Мощные трансформаторы на электровозах переменного тока охлаждают маслом, циркуляция которого обеспечивается центробежными насосами.

Вентиляторы, компрессоры и насосы (вспомогательные механизмы) приводятся в действие отдельными электрическими двигателями. Агрегат, состоящий из вспомогательного механизма и мотора, представляет собой вспомогательную машину. К вспомогательным машинам относятся генераторы тока управления, которые обычно отдельных двигателей не имеют; их устанавливают на одном валу с каким-либо вспомогательным двигателем (например, с двигателем вентилятора).

Электрическое оборудование электровозов, работающее под высоким напряжением, объединено в две электрические высоковольтные цепи – силовую цепь, включающую в себя тяговые двигатели, пусковую и регулирующую аппаратуру, и цепь вспомогательных машин со своей аппаратурой. Низковольтные электрические аппараты, с помощью которых управляют аппаратами силовой и вспомогательных цепей, объединены в цепь управления.

Пневматическое оборудование электровоза состоит из компрессоров, резервуаров для хранения сжатого воздуха, трубопроводов, пневматических приводов электрических аппаратов.

Все локомотивы, в том числе и электровозы, обязательно имеют автоматические тормоза, приводимые в действие сжатым воздухом, и ручные.

Компрессор К3 с электродвигателем в сборе.

Силовая цепь электровоза соединяется через токоприемник с контактной сетью, в которую поступает электрическая энергия от тяговой подстанции. Контакт между токоприемником и контактным проводом осуществляется не в одной постоянной точке, точка контакта перемещается вдоль провода вместе с локомотивом.

В тех случаях, когда персонал осматривает электрическое оборудование электровоза, для обеспечения безопасности работающих опускают токоприемник. Чтобы исключить случайную подачу напряжения, например, в случае самопроизвольного подъема токоприемника или обрыва контактного провода над токоприемником в силовую цепь включают разъединители – по одному на каждый токоприемник.

Токоприемник электровоза постоянного тока (ЧС-2).

Нарушения изоляции и возникновение в связи с этим короткого замыкания, а также недопустимая перегрузка в цепи вызывают очень большой ток. Токи короткого замыкания настолько велики, что могут сгореть или разрушиться даже самые толстые провода, шины и другие токоведущие части. Поэтому все электрические цепи, как правило, защищают от токов короткого замыкания и перегрузок. Простейшие защитные аппараты – плавкие предохранители – включают последовательно с защищаемой цепью; плавкая вставка их перегорает при токах, превышающих допустимые, так как имеет площадь сечения, меньшую, чем любой проводник в защищаемой цепи.

Защитить плавким предохранителем силовую цепь электровоза, рассчитанную на большие токи, невозможно. При коротком замыкании ток растет очень быстро, а плавкая вставка сгорает не сразу. Она обладает так называемой тепловой инерцией.

На электровозах постоянного тока для этой цели служат быстродействующие автоматические выключатели (БВ) (на электровозах переменного тока ГВ). С помощью БВ, кроме того, силовую цепь электровоза отключают от контактной сети и подключают к ней.

В процессе работы локомотива возникает необходимость изменять направление движения электровоза. Для этого нужно изменить направление вращения якорей тяговых двигателей, т.е. осуществить их реверсирование. Это можно сделать двумя способами:

· Не меняя направления тока в обмотке якоря, изменить направление магнитного потока, изменив направление тока в обмотке возбуждения;

· Не меняя направления магнитного потока, изменить направление тока в обмотке якоря.

На электровозах, как правило, для реверсирования двигателей изменяют направление магнитного потока.

Двигатели постоянного тока, в том числе и тяговые обладают свойством обратимости, т.е. могут работать как генераторы. При этом кинетическая и потенциальная энергия поезда преобразуется в электрическую. Получаемая энергия превращается в тепловую в резисторах или возвращается в контактную сеть. В зависимости от этого различают два вида электрического торможения: реостатное и рекуперативное.

При реостатном торможении тяговые двигатели отключают от контактной сети и включают на тормозные резисторы. Преимуществом этого способа торможения является независимость тормозного процесса от наличия напряжения в контактной сети. Применяют две системы реостатного торможения: с самовозбуждением двигателей и с независимым возбуждением.

В случае рекуперативного торможения электрическая энергия, возвращаемая в контактную сеть рекуперирующим электровозом, потребляется электровозами, находящимися с ним на одном участке и работающими в тяговом режиме. Если таких электровозов нет или необходимая им энергия меньше рекуперируемой, то так называемая избыточная энергия рекуперации через устанавливаемые на тяговой подстанции специальные устройства – инверторы, преобразующие постоянный ток в переменный трехфазный, направляется в энергосистему.

К аппаратам силовой цепи относятся реверсоры, тормозные и групповые переключатели. Для реверсоров исходным считают положение «Вперед», для тормозных переключателей – положение, соответствующее тяговому режиму, для групповых переключателей – последовательному соединению тяговых двигателей.

Очередность замыкания и размыкания контактов аппаратов силовой цепи устанавливается при разработке схем. Замыкание или размыкание тех или иных контактов в заданной последовательности обеспечивается введением в цепь управления электровоза катушек вентилей, блокировок и других аппаратов.

Групповой переключатель электровоза ЧС-2.

Переключения в цепи управления, а следовательно, и в силовой цепи осуществляются с помощью специального аппарата – контроллера машиниста. Машинист, ставя главную рукоятку контроллера на ту или иную позицию, подключает провода цепи управления к источнику тока. При этом срабатывает определенный аппарат силовой цепи. Каждая позиция рукоятки контроллера фиксируется, исключая самопроизвольный переход с позиции на позицию без участия машиниста.

На электровозах тормоза, аппараты управления, песочницы, звуковые сигналы приводятся в действие сжатым воздухом. Получают его с помощью компрессоров. Как правило, устанавливают два поршневых двухступенчатых компрессора.

Питание цепей управления, освещения, сигнализации производится от специальных генераторов управления. Эти генераторы позволяют получить напряжение, не опасное для обслуживающего персонала. На электровозах как постоянного, так и переменного тока цепи управления, освещения и сигнализации питаются постоянным током напряжением 50 В.

Как правило, на электровозах устанавливают два генератора управления. Параллельно им подключена аккумуляторная батарея. Генераторы обеспечивают заряд батареи. В случае необходимости аккумуляторы могут заменить генераторы управления.