Электроподвижной состав

1837 год – Санкт-Петербург – 1ое судно на электротяге (Якоби)

1874 год – использование рельсовой цепи (Перовский)

ГОЭЛЬРО: Система постоянного тока. Увеличение напряжения с 1500В до 3000В.

Однофазный переменный ток 50 Гц и 25 000 В

5 систем электротяги:

Постоянного тока (3000В)

Однофазного переменного тока пониженной частоты (16 2/3 и 25 Гц и 15 000 В)

Однофазного переменного тока промышленной частоты (50(60)Гц и 25 000 В, США, Канада)

По системе тока и напряжения электровозы делятся на электропоезда постоянного переменного тока.

На них установлено механическое и электрическое оборудование : тяговые электродвигатели, вспомогательные электрические машины, электрическая аппаратура, аккумуляторная батарея, оборудование предназначенное для пуска, изменения скорости и направления движения, защиты от перегрузок, перенапряжения и токов короткого замыкания.

Электрооборудование, находящееся под высоким напряжением, объединено в силовую цепь тяговых электродвигателей и силовую цепь вспомогательных машин.

Вся высоковольтная аппаратура – пусковое сопротивление, контакторы, тормозной переключатель, реле и пр. – размещена в высоковольтной камере, открыть которую можно только при отсутствии высокого напряжения. Для этого есть специальные блокирующие устройства.

Т.к. тяговые двигатели и вспомогательные машины находятся под высоким напряжением, то для регулирования режимов работы электроподвижного состава используется косвенная дистанционная система управления.

При этом, аппараты силовых цепей приводятся в действие специальными приводами (электропневматическими или электромагнитными), на которые машинист воздействует при помощи низковольтных переключателей.

Контроллеры, кнопки и т.д. объединены в отдельную цепь управления, где напряжение менее 50 В.

Таким образом, система косвенного управления изолирована от электрооборудования, находящегося под высоким напряжением, что обеспечивает безопасность работы и высокую надежность.

Автоматизация управления

Лекция 2

Между кабинами машиниста и высоковольтной камерой в машинных отделениях размещены вспомогательные машины. Они необходимы для обеспечения нормальной работы электроподвижного состава.

К вспомогательным машинам относятся:

Мотор-компрессоры, мотор-вентиляторы, генераторы управления, мотор генератор возбуждения и другие агрегаты.

Вспомогательные машины по сравнению стяговыми двигателями имеют небольшую мощность и значительно меньшие габариты.

В электропоездах основное электрическое оборудование расположено под кузовом вагона, частично в кабине машиниста, шкафах тамбуров, а также на крыше вагона.

Механическую часть подвижного состава составляют:

Кузов, тяговый привод, рессорное подвешивание, сцепные приборы, тормозное оборудование.

Принцип работы электровоза на постоянном токе

От тяговых подстанций постоянного тока, которые расположены вдоль ж/д пути на расстоянии 20-25 км на друг от друга в контактную сеть подается постоянное напряжение величиной в 3000 Вольт. Одной полярности к контактному проводу (который сверху идет), а второй полярности к рельсам. При поднятом токоприемнике электровоза (пантограф) высокое напряжение поступает в высоковольтную камеру электровоза, там - на контакторы и пусковые реостаты. От пусковых реостатов на тяговые электродвигатели постоянного тока, которые находятся на осях колесных пар. От тяговых двигателей, через заземляющие шины, к колесам. От колес на рельсы. И по рельсам возвращается на подстанцию постоянного тока. Электрическая цепь замкнута, тяговые электродвигатели преобразуют электрическую энергию постоянного тока в механическую работу вращения якоря, на валу которого закреплена ведущая шестерня, которая находится в постоянном зацеплении с ведомой шестернёй. Та закреплена на оси колесной пары, на ней же закреплены 2 колеса. Якорь вращаясь, через шестерни начинает вращать ось колесной пары, а с ней и колеса.

Благодаря наличию сил трения между колесами и рельсами возникает касательная сила тяги

F_к =n_д*F_кд = n_д (3,6 *С*Ф*I_д- dF)

F_кд - касательная сила тяги одного двигателя в ньютонах

n_д – число осей

с – постоянная электроподвижного состава, которая зависит от передаточного (отношение диаметра ведущей шестерни к ведомой) отношения зубчатой передачи, диаметра движущих колес, конструктивной постоянной тягового двигателя, включающей в себя число пар полюсов, число параллельных ветвей, активных проводников обмотки якоря.

Ф – магнитный поток магнитного якоря (Вебер)

I_д– потребляемый ток

Дельта dF – сила возникающая из-за механических и магнитных потерь в тяговом двигателе и потерь зубатой передачи (Ньютон).

Под действием касательной силы тяги локомотив движется вперед, со скоростью, которую регулирует машинист с помощью рукоятки контроллера, расположенной в кабине. Рукоятка контроллера изменяет величину сопротивления пусковых реостатов, чем меньше сопротивление, тем больше величина тока, протекающего через двигатель и тем выше частота вращения его якоря и выше скорость движения локомотива. И наоборот.

Направление движения назад машинист изменяет с помощью рукоятки реверса, расположенная на контроллере машиниста. Эта рукоятка изменяет полярность тока в одной из двух обмоток тягового двигателя на обратную. У всех тяговых электродвигателей. Тогда якоря начинают вращаться в обратную сторону, и локомотив едет назад, но скорость регулируется также.