Учебно-методический комплекс по дисциплине «Электрические железные дороги»




НазваниеУчебно-методический комплекс по дисциплине «Электрические железные дороги»
страница4/14
Дата конвертации13.01.2013
Размер1.75 Mb.
ТипУчебно-методический комплекс
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   14

4. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПОДВИЖНОЙ СОСТАВ



Электровозом называют локомотив, приводимый в движение электрическими двигателями, которые получают электрическую энергию через токоприемник от контактной сети, подключенной к энергосистеме через тяговую подстанцию (см. рис.1.1). В зависимости от рода используемого тока различают электровозы постоянного тока и электровозы переменного тока. Электродвигатели электровоза, называемые тяговыми двигателями, преобразуют электрическую энергию в механическую.

Электровозы имеют сложное механическое, электрическое и пневматическое оборудование.

К механической части электровоза относятся кузов, рамы тележек, колесные пары, тяговый привод, рессорное подвешивание, тормозное оборудование. Кузов электровоза специальными опорами (рис. 4.1), а иногда и рессорами опирается на рамы тележек.

Кузов предназначен для размещения кабин управления, электрического и пневматического оборудования. На электропоездах это оборудование размещается под кузовом и частично на крыше вагона, а все пространство кузова за исключениём кабин управления и служебных помещений головных вагонов используется для размещения пассажиров.

Тележки служат для облегчения условий движения локомотива по кривым участкам пути, реализации сил тяги и торможения и передачи их поезду непосредственно через автосцепки или кузов. В состав тележки входят рамы, рессорное подвешивание, колесные пары, тяговый электропривод и тормозная рычажная передача.

Отечественные электровозы имеют две, три или четыре тележки. При двух тележках в каждой из них устанавливают три колесные пары (шестиосные электровозы), при четырех тележках — две колесные пары (восьмиосные электровозы), могут быть и другие варианты. Рессорами и буксами с подшипниками рамы тележек связаны в колесные пары. 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, эксплуатируемых на отечественных дорогах, приводятся во вращение тяговыми двигателями. Валы двигателей соединяют с осями колесных пар зубчатыми передачами (редукторами). Колесные пары, приводимые во вращение тяговыми двигателями, называют движущими.

В зависимости от способа передачи вращающего момента от тягового двигателя на движущую колесную пару электровозы и моторные вагоны подразделяют на две основные группы: с индивидуальным приводом, когда вращающий момент передается на каждую движущую колесную пару от отдельного двигателя; с групповым приводом, когда вращающий момент от одного тягового двигателя передается двум и более движущим колесным парам. Тележки, на которых для привода колесных пар установлен один тяговый электродвигатель, называют мономоторными.

Широкое применение получил индивидуальный тяговый привод, при котором каждая колесная пара приводится во вращение своим тяговым двигателем. Такой привод осуществлен на всех электровозах, эксплуатируемых в России.





Электрическая часть электровозов, кроме тяговых двигателей, содержит множество различных аппаратов, предназначенных для пуска тяговых двигателей, регулирования скорости и направления движения локомотива, электрического торможения, защиты оборудования от перегрузок, перенапряжений и токов короткого замыкания. Конструкция этих аппаратов зависит от рода используемого тока. Управление ими осуществляется дистанционно — из кабины машиниста.

В качестве источника тока низкого напряжения при такой системе управления используют генераторы управления или полупроводниковые преобразователи, а для получения сжатого воздуха — компрессоры. От генераторов управления, кроме низковольтных аппаратов, получают энергию приборы освещения и заряжается аккумуляторная батарея. Воздух, сжимаемый компрессорами, используется также для приведения в действие пневматических (воздушных) тормозов локомотива и состава.

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) на электровозах приводятся в действие отдельными электрическими двигателями (моторами). Агрегат, состоящий из вспомогательного механизма и мотора, представляет собой вспомогательную машину и называется соответственно мотор- вентилятором, мотор- компрессором, мотор- насосом. К вспомогательным машинам относятся и генераторы тока управления, которые обычно отдельных двигателей не имеют и их устанавливают на одном валу с каким-либо вспомогательным двигателем (например, с расщепителем фаз).

Известно, что электрические машины обладают свойством обратимости, т. е. могут работать в качестве как двигателей, так и генераторов. На многих электровозах при движении по спуску, а в некоторых случаях и перед остановками, тяговые двигатели переключают для работы в качестве генераторов. При этом кинетическая и потенциальная энергия, запасенная в поезде, преобразуется в электрическую и передается в контактную сеть. Этот процесс называется рекуперацией электрической энергии. Вследствие рекуперации осуществляется электрическое торможение поезда. На части электровозов электрическая энергия, вырабатываемая в генераторном режиме работы, поглощается в резисторах, превращаясь в тепловую. Такой способ электрического торможения называют реостатным. Чтобы осуществить рекуперацию, на электровозах постоянного тока устанавливают специальные мотор- генераторы для возбуждения тяговых двигателей, без которых они не могут устойчиво работать как генераторы.

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

Основным аппаратом цепи управления является контроллер машиниста. Контроллер машиниста и некоторые другие низковольтные электрические аппараты размещены в кабине машиниста.

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.

Попытки использовать электрическую энергию для механической работы предпринимались с начала XIX века. Опыты Б.С.Якоби, проведённые в 1834 году с собранным им электродвигателем, оснащённым вращающимся якорем, имели важное значение для создания автономных видов электрической тяги. Одновременно в США, Германии, Франции проводились опыты по перемещению макетов экипажей с помощью электрических двигателей. В 1879 году на Германской промышленной выставке демонстрировался электровоз мощностью 3 л.с., созданный немецким инженером Вернером фон Сименсом. Локомотив использовался для катания посетителей по территории выставки. Скорость составляла 6,5 км/ч, локомотив питался от третьего рельса постоянным током напряжением 150 В(Рис.4.1).





Рис. 4.1. Первый локомотив электрической ж.д.

Важный вклад в создание электровоза внёс американский изобретатель Лео Дафт (Leo Daft). В 1883 году он построил свой первый электровоз «Ампер» (Ampère). Эта машина имела массу две тонны и могла тянуть десять тонн с максимальной скоростью 9 миль в час (16,7 км/ч), а мощность составляла 25 л.с. — значительный прогресс по сравнению с электровозом Сименса. После «Ампера» Дафт построил локомотивы «Вольта» (Volta) и «Пачинотти» (Pacinotti). Позднее Дафт занялся электрификацией трёхмильного участка балтиморской конки, однако данный опыт к успеху не привёл, так как система с питанием от третьего рельса оказалась слишком опасной для условий города.

Электрическая тяга оказалась очень эффективной, и к 1900 году во многих странах появляются электрические локомотивы, пассажирские вагоны с тяговыми двигателями (прототипы электропоездов) и трамваи.

В октябре 1903 г. поезд, в составе которого был моторный вагон производства компании Сименс, развил скорость 210 км/час на участке между Мариенфельде и Цоссеном в районе Берлина.

Первой в мире была электрифицирована железная дорога Балтимор — Огайо протяжённостью 115 км. На ней электроэнергия подводилась к электровозу по третьему рельсу. Напряжение постоянного тока в третьем рельсе было 650 В. Во Франции и Англии в 20-х годах XX столетия электрифицировали дороги на постоянном токе напряжением 1200 и 1500 В. Франция впоследствии перешла на напряжение 3000 В.

Нехватка в СССР паровозного парка в 20-е годы XX-го века, электрификация страны по плану ГОЭЛРО и наличие в стране трудных по профилю участков заставили всерьёз заниматься проектированием и строительством электровозов. Первым участком электрифицированным в СССР был Баку — Сабунчи, но там электрификация строилась под пригородное движение. Вторым участком стал Сурамский перевал (Хашури - Зестафони). Этот участок Поти- Тифлисской железной дороги был построен в 1872 году имел первоначально подъёмы до 46 ‰. (то есть на километр пути приходилось 46 метров подъема), в 1890 году были проведены работы по смягчению профиля участка до 29 ‰.

Работы по электрификации Сурамского перевального участка были начаты в 1928 году, тогда же начали искать возможность размещения заказа на электровозы для этого участка. Были получены предложения от 6 иностранных фирм, свой выбор остановили на предложениях Дженерал Электрик (США) и Техномазио Броун Бовери (Италия). С этими фирмами и был заключён контракт на поставку электровозов. Дженерал Электрик должны были поставить 8 электровозов, из них 2 с установленными тяговыми электродвигателями (ТЭД), а на 6 других ТЭД, производства московского завода «Динамо», должны были установить уже в СССР. Итальянской фирме было заказано 7 электровозов.

В 1932 году построенные в США электровозы прибыли в депо Хашури, где получили обозначение серии С10. 2 августа 1932 года прошла первая обкатка магистрального электровоза на участке Хашури — Лихи. В 1932 году построенные в США электровозы прибыли в депо Хашури. 16 августа 1932 года состоялось торжественное открытие электрифицированного участка — пассажирский поезд провёл электровоз С10-03. После этого была начата нормальная эксплуатация электровозов с поездами.

В 1929 году на заводе «Динамо» и Коломенском заводе началась подготовка производства электрического оборудования и механической части электровозов. К 1 мая 1932 года завод «Динамо» выпустил два первых тяговых электродвигателя ДПЭ3-340 (Динамо, Постоянного тока, Электровозный, 340 — мощность часового режима в кВт). В августе 1932 года с Коломенского завода поступила механическая часть электровоза. Собранный электровоз получил серию Сс (Сурамский Советский) и был обкатан в ноябре 1932 года на Северных железных дорогах

15 марта 1932 года начато рабочее проектирование электровоза постоянного тока впоследствии получившего серию ВЛ19. 6 ноября 1932 года первый электровоз был выпущен и также поступил для испытаний на Сурамский участок. Электровоз серии ВЛ22 начали проектировать в первой половине 1938 года, а уже в сентябре 1938 года первый электровоз был выпущен. Великая Отечественная война прервала выпуск электровозов, но уже в июне 1944 года завод Динамо начал сборку последнего своего электровоза ВЛ22-184. После этого электровозы начал строить Новочеркасский электровозостроительный завод, созданный на базе разрушенного в годы войны паровозостроительного завода. Первый электровоз ВЛ22-185 был выпущен в июне 1946 года.

В марте 1953 года был выпущен первый, разработанный НЭВЗом, электровоз — Н8 (Новочеркасский восьмиосный). С января 1963 года данная серия получает обозначение ВЛ8 (буквы ВЛ в названии всех серий электровозов от инициалов Ленина). Всего было выпущено 1715 ед. электровозов, эта серия стала первой по-настоящему массовой.

В 1954 году НЭВЗ изготавливает по своему проекту два опытных электровоза переменного тока, получивших первоначально серию НО (Новочеркасский Однофазный), с января 1963 года название серии было заменено на ВЛ61. Электровозы, которых было построено в 19541958 годах 12 ед. поступают для эксплуатации на участок Ожерелье — Павелец Московско-Курско-Донбасской железной дороги работы по электрификации которого на переменном токе были проведены в 19551956 годах.

В 1961 году Тбилисский электровозостроительный завод (ТЭВЗ) выпустил первый электровоз Т8, по своему проекту. По доработанному в результате испытаний проекту в 1962 году завод изготовил второй электровоз этой серии. В 1963 году электровозы получают новое обозначение ВЛ10. Электровозы ВЛ10 строились параллельно в Новочеркасске (19691976) и Тбилиси (19611977), всего выпущено 1799 электровозов. Механическую часть для первых 20 электровозов собиравшихся в Тбилиси изготовил Луганский завод, а для всех других электровозов изготавливал НЭВЗ

Массово выпускались грузовые электровозы:

- постоянного тока (3 кВ): ВЛ19, ВЛ22, ВЛ22м, ВЛ23, ВЛ8, ВЛ10, ВЛ11, ВЛ15;

- переменного тока (25 кВ): ВЛ60, ВЛ80к, ВЛ80т, ВЛ80р, ВЛ80с, ВЛ85;

- двойного питания (3/25 кВ): ВЛ82, ВЛ82м.

Кроме того, в СССР импортировались пассажирские электровозы из Чехословакии:

- постоянного тока: ЧС1 (102 штуки, годы выпуска 1957—1960), ЧС2 (942 шт., 1963—1973), ЧС2м (2 шт., 1965), ЧС2т (118 шт., 1972—1976), ЧС3 (87 шт., 1961), ЧС200 (12 шт., 1975—1979), ЧС6 (30 шт., 1979—1981), ЧС7 (291 шт., 1981—2000);

- переменного тока: ЧС4 (230 штук, годы выпуска 1965—1972), ЧС4т (510 шт., 1971—1986), ЧС8 (82 шт., 1983—1989).

И из Франции:

- переменного тока: Ф (50 шт., года выпуска 1959—1960)

В настоящее время в России серийно выпускаются электровозы переменного тока ЭП1 (пассажирские), выпущено уже более 340 ед. Изготовлена партия электровозов ЭП10 (двухсистемный, выпущено 12 ед.).

Начато серийное производство грузовых электровозов переменного тока 2ЭС5К "Ермак" (2 - количество секций, Э - грузовой электровоз, С - секционный, К- коллекторный тяговый привод), в 2006 году выпущено 42 ед. (84 секции). Сертифицирована бустерная секция для этого электровоза, испытывается односекционный вариант (Э5К).

В 2006 году предприятие представило новый образец — пассажирский электровоз постоянного тока ЭП2К. По состоянию на начало 2007 года он успешно прошел 5000-километровый пробег, на КЗ происходит сборка второго экземпляра. Планируется, что этот электровоз заменит чешские ЧС-2 1960-х годов выпуска.

В 2006 году на НЭВЗе создали опытный образец грузового электровоза постоянного тока 2ЭС4К. В настоящее время (март 2007) он проходит заводские испытания. Аналогичный образец создавался на Уральском заводе железнодорожного машиностроения (г. Верхняя Пышма, Свердловская область), был представлен руководству партии "Единая Россия" и назван в ее честь. Однако по неподтвержденным данным испытания этого электровоза завершились неудачно (вышло из строя электрооборудование). Для того, чтобы уральский образец можно было отличить от новочеркасского, ему присвоили другое наименование - 2ЭС6.

В 90 годах на зарубежных железных дорогах Западной Европы и Японии появились перспективно новые электровозы с асинхронными и синхронными двигателями (бесколлекторные двигатели).

В России в последние годы тоже разработаны и выпускаются электровозы нового поколения с бесколлекторными приводами ЭП10 и ЭП200.

Шестиосный пассажирский электровоз ЭП10 на два рода тока (3\25 кВ) с асинхронными двигателями, мощностью до 7000 кВт, максимальная скорость до 160 км/час. Официальные результаты опытной эксплуатации ЭП10 не опубликованы, однако существует ряд негативных мнений в СМИ. Кроме большого ряда недоработок свойственного для опытных электровозов, причиной приостановки от эксплуатации послужили выходы из строя тяговых электродвигателей;

Восьмиосный ЭП200 переменного тока с синхронным двигателями, мощностью до 7000 КВт, максимальная скорость до 160 км/час (выпущенные в 1997 году Коломенским заводом два опытных электровоза ЭП200 до настоящего времени испытываются).

Список серийных электровозов, эксплуатируемых на российских дорогах в настоящее время: ВЛ8, ВЛ10, ВЛ11, ВЛ15, ВЛ19, ВЛ22, ВЛ23, ВЛ60, ВЛ80, ВЛ85, ВЛ65, ЭП1, ЭП10, 2ЭС5К, ЧС1, ЧС2, ЧС3, ЧС4, ЧС6, ЧС7, ЧС8, ЧС200.

Электровозы одной серии выпускались различных модификаций; для обозначения каждой из них вводится индекс после цифр, например буква «к» означает «с кремниевыми выпрямителями» (ВЛ60К, ВЛ80К), буква «т» — с реостатным торможением (ВЛ80Т, ЧС4Т), буква «р» — с рекуперативным торможением (ВЛ80Р) и т. д. Каждый локомотив имеет свой порядковый номер.

Электропоезда постоянного тока — ЭР1, ЭР2, ЭР22, ЭР2Р, переменного тока — ЭР9П, ЭР9М, ЭР9Е.

В табл. 4.1 приведены технические характеристики электровозов и электропоездов основных серий.

Важным свойством электровозов является способность эксплуатироваться по системе многих единиц, когда один машинист управляет работой двух и более электровозов. По такой системе могут работать электровозы ВЛ11, ВЛ15, ВЛ60К, ВЛ80С, ВЛ85. Производится модернизация электровозов ВЛ10 с установкой телемеханической системы (СМЕТ), позволяющей этим локомотивам также работать по системе многих единиц.

Таблица 4.I


Основные характеристики


Электровозы постоянного тока

ВЛ8



ВЛ10

вл11



ВЛ15



ЧС2



ЧС6



ЧС7



ЧС200



ВЛ10У

Год начала выпуска

1953

1967 1975

1975

1985

1960—1961

1979

1983

1979

Род службы

Грузовой

Пассажирский

Число осей(двигателей)

8

8

8

12

6

8

8

8

Масса, т



184

184- 200

184

300

123

164

172

156

Нагрузка от оси на рельсы, кН

225

225 245

225

245

201

202

210,9

201

Мощность часового режима на валах тяговых электродвигателей, кВт

4200

5200

5360

9000

4200

8400

6160

8400

Мощность часового режима тягового двигателя, кВт

525

650

670

750

700

1050

770

1050

Скорость конструкционная, км/ч

100

100

100

100

160

190

180

220

Коэффициент полезного дейстия,%

89,1

90,2 90,0

90,7

88,0

90,6

91,0

91,0

91,0

Электрическое торможение.

Рекуперативное

Нет

Реостатное


Напряжение на коллекторе, В

1500

1500

1500

1500

1500

1500

1500

1500
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   14

Похожие:

Учебно-методический комплекс по дисциплине «Электрические железные дороги» iconУчебно-методический комплекс по дисциплине Статистика
Охватывает грузы, которые выданы грузополучателям, переданы на другие виды транспорта, новостройки, линии другой ширины колеи, иностранные...

Учебно-методический комплекс по дисциплине «Электрические железные дороги» iconУчебно-методический комплекс по дисциплине дс. 02. 1
Учебно-методический комплекс по дисциплине дс. 02 “Экологическая анатомия растений” составлен в соответствии с требованиями Государственного...

Учебно-методический комплекс по дисциплине «Электрические железные дороги» iconУчебно-методический комплекс по дисциплине ен. Ф. 07. «Геология» как часть образовательной программы является совокупностью учебно-методических материалов, способствующих
Учебно-методический комплекс по дисциплине ен. Ф. 07. «Геология» составлен в соответствии с требованиями Государственного образовательного...

Учебно-методический комплекс по дисциплине «Электрические железные дороги» iconУчебно-методический комплекс по дисциплине Иностранные языки
...

Учебно-методический комплекс по дисциплине «Электрические железные дороги» iconУчебно-методический комплекс по дисциплине Строительная механика
...

Учебно-методический комплекс по дисциплине «Электрические железные дороги» iconУчебно-методический комплекс по дисциплине Инженерная геология
...

Учебно-методический комплекс по дисциплине «Электрические железные дороги» iconУчебно-методический комплекс по дисциплине История железнодорожного
...

Учебно-методический комплекс по дисциплине «Электрические железные дороги» iconУчебно-методический комплекс по дисциплине Строительные конструкции
...

Учебно-методический комплекс по дисциплине «Электрические железные дороги» iconУчебно-методический комплекс по дисциплине Строительная механика
...

Учебно-методический комплекс по дисциплине «Электрические железные дороги» iconУчебно-методический комплекс по дисциплине Внешнеэкономическая деятельность
...


Разместите кнопку на своём сайте:
lib.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©lib.convdocs.org 2012
обратиться к администрации
lib.convdocs.org
Главная страница