Принципиальная схема тепловоза

↑

▷ Содержание

Стр 1 из 3Следующая ⇒

Содержание

Введение…………………………………………………………………………4

1.Тепловозы…………………………………………………..………………….7

1.1. Принципиальная схема тепловоза………………………………………...7

1.2. Основы устройства дизеля………………………………………………...8

1.3. Характеристики и виды топлива…………………………………………10

1.4. Процессы горения топлива……………………………………………….12

1.5. Токсичность выхлопных газов дизелей………………………………….15     

1.6. Электрическая передача и вспомогательное электрическое

оборудование тепловоза……………………………………………………….22

1.7. Понятие о механической и гидравлической передачах……………...…23

2. Дизельные поезда, автомотрисы, мотовозы и газотурбовозы……………24

3. Паровозы……………………………………………………………………..25

4. Электрический подвижной состав………………………………………...26

4.1. Электровозы и электропоезда…………………………………………….26

4.2. Тяговая сеть……………………………………………………………......29

4.3. Воздействие электромагнитных полей на человека…………………….31

5. Локомотивное хозяйство……………………………………………………32

5.1. Локомотивное депо……………………………………………………......33

5.2. Экипировка тепловозов и экипировочные устройства…………………40

6. Защита окружающей среды на предприятиях локомотивного

хозяйства………………………………………………………………………..48

6.1.Очистка сточных вод на предприятиях локомотивного хозяйства…….48

6.2. Очистка воздушной среды на предприятиях локомотивного

хозяйства………………………………………………………………………..57

Заключение……………………………….…………………………………….59

Литература……………………………………………………………………...60

Введение

Транспорт – технически сложный, круглосуточно работающий комплекс, с широко разветвленной структурой и целым рядом производств (объединенных единым технологическим процессом перевозки пассажиров и грузов) – функционирует, активно загрязняя окружающую природную среду (См. таблицу 1). 

С деятельностью железных дорог связаны газообразные, жидкие и твердые отходы, которые поступают в атмосферу, поверхностные водоемы и подземные воды, почвы. В результате сжигания органического топлива в атмосферу попадает значительное количество углекислого газа и вредных веществ – свинца, сажи, углеводородов, оксидов углерода, серы и азота и др. В ряде районов (не без влияния железной дороги) нарушены почвенный покров и ценные ландшафты, истощены водные ресурсы, уменьшилась численность животных и птиц.

Таблица 1. Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу транспортными средствами в 2000 г., тысяч тонн.

До настоящего момента работы по определению сферы влияния железнодорожного транспорта на экологическую ситуацию отражают результаты лишь отдельных исследований той или иной области (например, создание в 1995 году “Атласа радиационной обстановки на Октябрьской железной дороге”). Проведенные в значительном объеме работы пока не укладываются в единую систему наблюдений, оценки, контроля и прогнозирования состояния, как отдельных объектов окружающих среды, так и их совокупности. Однако, это необходимо, поскольку причины и степень нарушенности экологической обстановки в зоне влияния железных дорог различны. Эффективность мер по снижению отрицательного влияния железнодорожного транспорта во многом зависит от качества обследования полосы отвода и прилегающих к ней территорий.

По результатам анализов почвенно-грунтовых проб тяжелых металлов выявлены закономерности распределения в зоне воздействия железной дороги на окружающую среду. Преобладающими металлами-загрязнителями можно считать свинец, цинк и железо. Причем аномально высокое концентрирование техногенного цинка происходит в верхнем слое почвы.

Загрязненность почв тяжелыми металлами можно охарактеризовать следующим образом: большая часть проб почв (57%) является загрязненной, то есть в них содержание хотя бы одного элемента превышает допустимую концентрацию (ПДК). При этом верхний горизонт почв на глубине до 5 см является более загрязненным (65% от всех проб этого горизонта превышает ПДК в отличие от горизонтов почвы на глубинах 10-20 сантиметров (48% соответственно)).

Преобладающие металлы-загрязнители – свинец (25,4% всех проб), цинк (21,7%), никель (21%) и хром (9,4%). Максимальное содержание металла в пробе превышает ПДК для свинца в 2,45 раза, для цинка в 2,5 раза, для хрома в 2,3 раза, для никеля в 1,7 раза.

За пять лет деятельности ОАО “РЖД” завоевало репутацию экологически ориентированной компании. Ее доля в загрязнении окружающей среды России составляет: по выбросам в атмосферу от стационарных источников - 0,72%, по сбросу неочищенных стоков в водоемы – 0,09%, по образованию отходов – 0,08%.

Некоторые из экологических проблем достались компании в наследство с советских времен, когда природоохранная деятельность традиционно оставалась на заднем плане. Как пример: в настоящее время общая площадь загрязненных нефтепродуктами территорий, принадлежащих российским железным дорогам, превышает 6 млн. км², а масса накопленного нефтешлама приближается к 57 тыс. тонн.

Обычно считают, что основное загрязнение окружающей среды производят локомотивы и, в первую очередь, тепловозы. Безусловно, устройство локомотива и его энергетической установки, определяет количество вредных веществ, попадающих в окружающую среду. Не меньше загрязнений выделяют устройства локомотивного хозяйства, связанные с обслуживанием локомотивов, которые в принципе не отличаются для различных видов тяги.

В наше время на дорогах России и мира эксплуатируются 3 вида локомотивов – паровозы, тепловозы и электровозы, а также их модификации – паротурбовозы, газотурбовозы; пассажирские варианты - дизель-поезда и электропоезда.

Из всех выше перечисленных типов локомотивов наибольшее количество на железных дорогах мира тепловозов (включая и локомотивный парк Российской Федерации). Их на магистралях более 100 тыс. штук, не считая работающих на промышленных предприятиях, где их, очевидно, еще больше.

Так, на американском континенте (США, Канада, Мексика и т.д.) магистральные электровозы отсутствуют полностью, перевозка грузов и пассажиров осуществляется тепловозами.  

Наиболее электрифицированы Европа и Россия. Паровозы же сохранились в Китае, Пакистане, ЮАР.

Выбор вида тяги в первую очередь определяется экономическими условиями района, где планируется их работа:

- наличие и низкие цены на топливо;

- затраты на доставку топлива потребителю и удаление его остатков;

- наличие водных ресурсов, пригодных для работы локомотива (паровоза) и затраты на водоподготовку;

- стоимость хранения запасов топлива на площадях локомотивных депо.

Наименее удовлетворяет этим условиям паровозная тяга, требующая больших запасов угля и большого количества воды, которая в естественном природном состоянии не годится для котлов, необходима ее специальная подготовки.

Например, для узла г. Санкт-Петербурга уголь необходимо привозить из Воркуты. Представьте себе, сколько еще надо паровозов и вагонов, чтобы его доставить потребителю.

Электрификация требует электрической энергии, транспортировка которой связана с постройкой контактной сети, но не это главное. Производство электроэнергии дело довольно дорогое: тепловые станции, которых большинство, требуют подвозки топлива, уборки шлаков, либо сжигают дорогостоящие газ и нефтепродукты, а также требуют пригодной для котлов воды и т.д.

Гидростанции связаны с наличием запаса воды, который не всегда и не везде может быть обеспечен, а зависит от погодных условий, затапливаются колоссальные площади, нарушается равновесие в экосистемах и т.д. Атомные станции составляют незначительный процент в производстве электроэнергии и так же требуют большого количества воды, влияют на окружающую среду и т.д.

Существующая тенденция производства и потребления электроэнергии убеждает в дальнейшем увеличении ее потребления и значительном удорожании.

Все эти вопросы более или менее просто решаются при тепловозной тяге: снижается весовое количество потребляемого топлива, практически нет потребления воды. Недостатком тепловозной тяги считают увеличенные расходы на ремонт и значительное влияние на экологию региона. Как показывает зарубежный опыт эксплуатации тепловозов, эти проблемы успешно решаются.

Тепловозы

Основы устройства дизеля

На подвижном составе железных дорог Российской Федерации наибольшее распространение получили теплосиловые установки с дизельными двигателями. Они используются на тепловозах, дизель-поездах, изотермических транспортных средствах. На тепловозах применяются четы­рех- и двухтактные дизели с наддувом.

Принцип работы четырехтактного двигателя иллюстрируется рисунком 2. При движении поршнявниз (1-й такт) воздух подается в цилиндр через открытый впускной клапан. При обратном движении поршня (2-й такт), когда клапаны   закрыты, происходит сжатие воздуха, сопро­вождающееся сильным его нагрева­нием. В конце этого такта в ци­линдр впрыскивается дизельное топ­ливо, которое самовоспламеняется. В цилиндре повышаются давление и температура; продукты сгорания топ­лива давят на поршень, перемещают его вниз и совершают при этом по­лезную работу (3-й такт). При сле­дующем ходе поршня вверх (4-й такт) происходит выпуск отработав­ших газов из цилиндра. Таким об­разом, рассмотренные процессы, составляющие рабочий цикл двигателя, протекают за четыре хода поршня, т. е. за два оборота коленчатого вала.

Рисунок 2. Схема работы четырехтактного двигателя:

1 – цилиндр; 2 – поршень; 3 – шатун; 4 – кривошип; 5 – впускной клапан; 6 – выпускной клапан.

Рабочим ходом поршня, совер­шающим полезную работу (враще­ние вала), является только третий.

Рисунок 3. Схема работы двухтактного двигателя:

1 – цилиндр; 2 – продувочные окна; 3 – шатун; 4 – кривошип; 5 – поршень; 6 – выпускные окна.

Схема работы простейшего двух­тактного двигателя представлена на рис. 3. При движении поршня вверх (1-й такт) вначале закрыва­ются выпускные окна, азатем и продувочные, после чего происхо­дит сжатие воздуха. В конце этого такта в цилиндр впрыскивается ди­зельное топливо, которое самовоспламеняется. Продукты сгорания топлива давят на поршень и, переме­щая его, совершают полезную рабо­ту (2-й такт). В конце 2-го такта открываются вначале выпускные ок­на, через которые выходят отрабо­тавшие газы (предварение выпуска), а затем продувочные окна, через которые поступает сжатый воздух для продувки и наполнения цилинд­ра. Таким образом, работа двухтакт­ного двигателя происходит за два хо­да поршня, т.е. за один оборот коленчатого вала.

Мощность двигателя пропорцио­нальна количеству сжигаемого в цилиндре топлива, однако чем боль­ше сжигается топлива, тем больше нужно подать воздуха. В связи с этим в двигателях современных теплово­зов воздух в цилиндры нагнетается под давлением (l,35-2,4) ·10⁵ Па, что существенно увеличивает мощ­ность двигателя. Такой способ заря­да цилиндра свежим воздухом на­зывается наддувом.

На современных тепловозах распространены двухтактные двигатели 10Д100 и четырехтактные 5Д49.

Подача топлива в каждый ци­линдр осуществляется топлив­ными насосами через форсун­ки. Работой топливных насосов уп­равляет центробежный регулятор. Для изменения частоты вращения вала дизеля и реализуемой мощнос­ти машинист воздействует на регуля­тор с помощью контроллера.

Топливная система дизеля тепло­воза 2ТЭ10Л включает топливный бак, топливоподкачивающие агрегаты, фильтры грубой и тонкой очистки, системы коллек­торов и трубопроводов. Запас топли­ва на одной секции тепловоза сос­тавляет 6300 кг. Этого хватает на 1000—1200 км пробега.

Масло в системе смазки дизеля циркулирует под давлением, создава­емым насосом. Масло из поддона дизеля направляется в холодильник, где его темпера­тура снижается на 15—20 °С. Ох­лажденное масло проходит через щелевой фильтри поступает в маслораздаточный коллектор дизе­ля и далее к подшипникам колен­чатого вала, и другим деталям. Количество масла в дизеле достигает 1000 кг.

Водяная система тепловоза слу­жит для охлаждения деталей дизеля и масла в водомасляных теплообмен­никах, а также для подогрева топли­ва, масла и воздуха, подаваемого для обогрева кабины машиниста. Водяная система содержит до 1500 л воды.

Процессы горения топлива

Горение представляет собой сложный физико-химический процесс, в основе которого лежит химическая реакция соединения горючих элементов топлива с окислителем. При этом имеет место интенсивное выделение теплоты и значительное повышение температуры.

Горение сопровождается смесеобразованием, диффузией, воспламенением, теплообменом и другими процессами, протекающими в условиях тесной взаимосвязи. Различают гомогенное и гетерогенное горение. При гомогенном горении тепло- и массообмен идут между веществами, находящимися в одинаковом агрегатном состоянии (обычно газообразном). Гетерогенное горение свойственно жидкому и твердому топливам.

В большинстве случаев окислителем является кислород воздуха. Реакция горения происходит очень быстро и теплота, выделившаяся при преобразовании исходных веществ в конечные продукты, не успевает рассеиваться в пространстве.

Горение может быть полным, при котором происходят реакции полного окисления горючих элементов топлива, и неполным, когда эти реакции полностью не завершены. Полное горение происходит при достаточном количестве окислителя и завершается полным окислением горючих элементов топлива. Продукты сгорания при этом состоят из СО₂, SO₂ и Н₂О. При недостаточном количестве окислителя происходит неполное сгорание углерода с образованием СО.

Тепловым эффектом реакции горения топлива называют разность между полными внутренними энергиями исходных веществ и образовавшихся продуктов.

Реакции при горении топлива происходят не между молекулами исходных веществ, а путем последовательных стадий с образованием промежуточных продуктов, которые затем разрушаются, образуя атомы и радикалы, являющиеся активными центрами реакции.

Свободные атомы (Н, О и др.) и радикалы (ОН) взаимодействуют с исходными веществами и образуют конечный продукт. Одновременно рождается новый активный центр, который участвует в продолжении реакции. Такие реакции называют цепными.

Кинетика реакций горения. Скорость химической реакции зависит от концентрации реагирующих веществ, температуры и давления и определяется произведением концентраций реагирующих веществ:

,

где k – константа скорости реакции; С_A и C_B – концентрации реагирующих веществ.

Скорость реакции при росте температуры существенно увеличивается, что определяется законом Аррениуса

,

где k₀ – эмпирическая константа.

Энергия активации Е - наименьшая энергия (для газовых смесей 85-170 МДж/кмоль), которой должны обладать молекулы в момент столкновения, чтобы быть способными к химическому взаимодействию. Разность энергий активации прямой и обратной реакции составляет тепловой эффект химической реакции.

Реакции характеризуются высокой экзотермичностью, обусловливающей рост температуры. Влияние температуры на скорость реакции значительно сильнее влияния концентрации реагирующих веществ. Поэтому, несмотря на уменьшение концентрации реагирующих веществ при горении, скорость реакции горения увеличивается и достигает максимума после выгорания 80-90 % горючих веществ. Реакции горения газообразного топлива протекают практически мгновенно, что объясняется не только сильным влиянием температуры, но и цепным характером их протекания. Скорость реакции также зависит от давления.

Процесс горения горючей смеси может начаться путем самовоспламенения или принудительного воспламенения (электрическая искра, факел и т.п.). Температура самовоспламенения определяется соотношением количеств теплоты, выделяющейся при горении и отдаваемой во внешнюю среду. Количество теплоты, выделяющейся при горении, зависит от температуры:

,

где Q – тепловой эффект реакции; w – скорость реакции; V – объем; T – температура среды, C – константа интегрирования (находится из граничных условий), n – показатель степени. Температура воспламенения может быть найдена из уравнения:

T_В=Т_с+RТ_в²/Е,

где T_В – температура воспламенения горючей смеси; Т_в – температура воспламенения газа; Т_с – температура среды; R – газовая постоянная, характеризует работу 1 кг идеального газа при постоянном давлении и изменении температуры на 1 К.

Горение жидкого топлива протекает в основном в парогазовой фазе, так как температура его кипения значительно ниже температуры воспламенения. Интенсивность испарения горючих веществ увеличивается с ростом поверхности контакта с воздухом и количества подводимой теплоты. Таким образом, скорость горения определяется тонкостью его распыливания. Улучшению распыливания способствует понижение вязкости, что достигается предварительным подогревом топлива до 340-390 К перед подачей в форсунки.

Твердое топливо претерпевает предварительную тепловую подготовку, в процессе которой происходит прогрев частиц, испарение влаги и выделение летучих веществ, воспламеняющихся первыми, она происходит в интервале температур 470-720 К. Время горения их вблизи твердого остатка составляет незначительную часть общего времени горения топлива и способствует его прогреву и воспламенению. После выгорания значительной части летучих веществ начинается выгорание коксового остатка. На процесс горения твердого топлива заметно влияет зола, затрудняющая диффузию кислорода к горючему. При температуре горения, превышающей температуру плавления золы, частицы горючих веществ ошлаковываются, что еще больше затрудняет к ним доступ кислорода.

Количественные соотношения химических реакций горения могут быть получены при известных молекулярных массах μ веществ и плотностях ρ= μ/22,4 газов при нормальных физических условиях. Горение углерода с образованием углекислого газа можно представить уравнением:

1 кг С + 32/12 кг О₂ = 44/12 кг СО₂ + 404/12 МДж/кг С.

Следовательно, на 1 кг углерода приходится 2,67 кг или 1,87 м³ кислорода и 3,67 кг или 1,87 м³ углекислоты СО₂.

Горение углерода с образованием окиси углерода СО:

1 кг С + 32/2·12 кг О₂ = 28/12 кг СО + 119/12 МДж/кг С.

В этом случае на 1 кг углерода приходится 1,33 кг или 0,93 м³ кислорода и 2,33 кг или 1,87 м³ окиси углерода.

Горение окиси углерода с образованием углекислого газа:

1 кг СО + 32/2·28 кг О₂ = 44/28 СО₂ + 284/28 МДж/кг СО.

Здесь на 1 кг окиси углерода приходится 0,57 кг или 0,46 м³ кислорода и 1,57 кг или 0,80 м³ углекислоты.

Горение водорода с образованием водяных паров:

1 кг Н₂ + 32/2 ·2 О₂ = 18/2 Н₂О +284·2/(2·238) МДж/кг Н₂.

В этом уравнении тепловой эффект реакции, данный в числителе, учитывает теплоту конденсации водяных паров, образующихся при сжигании водорода и охлаждении конденсата до 273 К. В знаменателе приведен тепловой эффект 238 МДж/кмоль Н₂ при отсутствии конденсации паров воды. Таким образом, на 1 кг водорода приходится 8 кг или 5,55 м³ кислорода и 9 кг или 11,12 м³ воды.

Горение серы с образованием сернистого ангидрида:

1кг S + 32/32 кг О₂ = 64/32 SO₂ + 288/32 МДж/кг S.

Следовательно, на 1 кг серы приходится 1 кг или 0,69 м³ кислорода и 2 кг или 0,69 м³ сернистого ангидрида.

Горение метана с образованием СО₂ и НО₂:

1 кг СН₄ + 64/16 кг О₂ = 44/16 кг СО₂ + 36/16 кг Н₂О + 56,1/50,5 МДж/кг СН₄.

На 1 кг метана приходится 4 кг или 2,8 м³ кислорода, 2,75 кг или 1,4 м³ углекислоты и 2,25 кг или 2,79 м³ воды. На 1 м³ метана приходится 2 м³ кислорода, 1 м³ углекислого газа и 2 м³ воды.

На основе приведенных соотношений теоретически необходимое для полного сгорания 1 кг твердого или жидкого топлива количество кислорода (в кг) определяется выражением:

_.

(S_л=S_р+S_к, где S_л – летучая сера, S_ор – органические соединения серы, S_к – колчеданные соединения серы). Индекс р обозначает рабочий объем данного вещества.

Если учесть, что массовая доля содержания кислорода в воздухе составляет 0,232, то теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг твердого и жидкого топлива составит:

_.

Разделив последнее уравнение на плотность воздуха (ρ_в=1,293 кг/м³ при нормальных условиях), получим теоретический объемный расход:

Теоретический объемный расход воздуха при сжигании 1 м³ сухого газа (м³/м³):

В реальных условиях для полного сгорания топлива требуется подавать воздуха больше теоретически необходимого количества.

Наименование компонентов

Содержание

Применяемое топливо

Паровозы

  Котел паровоза (см. рис. 6) состоит из топки, цилиндрической части и дымовой коробки. Топка имеет внутреннюю (огневую) коробку и наружную — кожух топки. Прос­транство между огневой коробкой и кожу­хом топки заполнено водой.

Рисунок 6. Конструктивная схема паровоза:

1 – топка; 2 – зольник; 3 – колосниковая решетка; 4 – огневая коробка; 5 – задняя решетка топки; 6 – жаровые трубы; 7 – дымогарные трубы; 8 – элементы пароперегревателя; 9 – специальный колпак; 10 – регулятор; 11 – передняя решетка топки; 12 – пароперегреватель; 13 – камера перегретого пара; 14 – дымовая труба; 15 – дымовая коробка; 16 – искрогасительное устройство; 17 – конус; 18 – каналы; 19 –золотниковая камера; 20 – цилиндры паровой машины; 21 – кривошипно-шатунный механизм; 22 – ведущая ось; 23 – дышло; 24 – сцепная ось.

Цилиндрическая часть котла состоит из нескольких стальных барабанов, по концам которых расположены передняя 11 и задняя 5 решетки с круглыми отверстиями для укрепле­ния концов жаровых и дымогарных труб, соединяющих огневую, коробку с дымовой ко­робкой. Обслуживание и постоянный контроль за работой котла осуществляются с помощью приборов и устройств, носящих название ар­матуры.

К основной арматуре относятся водо­мерные стекла, водопробные краники, мано­метр, инжекторы и предохранительные клапаны. Инжекторы обеспечивают подачу воды из тендера в котел. Для регулирова­ния работы топки, подачи и сжигания топ­лива служат устройства, носящие название гарнитуры котла (колосниковая решетка, зольник, сифон, конус). Работа котла характе­ризуется его паропроизводительностью, т.е. количеством килограммов пара, производимо­го в 1 ч. Паропроизводительность котла определяется произведением испаряющей по­верхности на формировку котла. Испаряю­щей поверхностью котла является поверх­ность огневой коробки, жаровых, дымогар­ных и циркуляционных труб, омываемая с одной стороны водой, а с другой нагрева­емая огнем или горячими газами. Формировкой котла называется количество кило­граммов пара, получаемого с 1 м² испаряю­щей поверхности в 1 ч.

Выхлоп паровоза содержит малое количество вредных веществ (в основном серы). Основные отходы – шлак, который находит применение в строительстве дорог и т.д. Вредное воздействие, влияющее на окружающую среду, в основном связано с ремонтными работами (см.далее).

Паровозная тяга широко применяется в ряде стран: Китае, Пакистане, Индии, ЮАР и прочие, имеющих высококачественный уголь, чистую природную воду и относительно небольшой объем перевозок угля.

В Швейцарии паровозная тяга используется для ведения туристических поездов, особенно на участках с большим количеством туннелей, что объясняется высокой стоимостью электроэнергии, сохранением в туннелях вредных выбросов дизелей и экзотикой туристской поездки.

Электровозы и электропоезда

К электрическому подвижному составу относятся электровозы и моторные вагоны. В зависимости от рода применяемого тока различают электровозы постоянного, переменного тока и двойного питания; так же разли­чаются и электропоезда.

Электровозы и мотор-вагоны сос­тоят из механической части, элект­рического оборудования иимеют пневматические системы. К механи­ческой части современного электро­воза или мотор-вагона относятся кузов и тележки. Электрическое обо­рудование состоит из тяговых элект­родвигателей, вспомогательных электрических машин, аппаратуры для управления двигателями и вспомогательными машинами, а на элект­роподвижном составе переменного тока и двойного питания, кроме того,— из трансформаторов и преоб­разователей тока.

Кузов электровоза служит для размещения в нем электрической ап­паратуры и другого оборудования. Каркас кузова металлический, на­ружная обшивка обычно состоит из стальных листов, а кабина маши­ниста содержит и внутреннюю обшивку с тепловой и звуковой изоля­цией.

У большинства четырех- и шестиосных электровозов по обоим концам кузова имеются кабины машиниста. Кузов восьмиосных электровозов состоит из двух секций, сообщающихся между собой переходом, а кабины машиниста расположены только на одном конце каждой секции. В кабинах машинистов помещаются аппа­раты управления, контрольно-из­мерительные приборы, тормозные краны. В средней части кузова размещается высоковольтная каме­ры, в которой установлена электри­ческая аппаратура. Вспомогатель­ные машины — мотор-компрессоры, мотор-вентиляторы, генераторы тока управления и др.— располагаются между высоковольтной камерой и кабинами машиниста или перехо­дами из секции в секцию.

В качестве тяговых электро­двигателей на всех типах электровозов в основном применяют двигатели постоянного тока с последовательным возбуждением. Они менее чувствитель­ны к колебаниям напряжения в контактной сети и обеспечивают бо­лее равномерное распределение на­грузки при их параллельном вклю­чении, чем электродвигатели дру­гих систем возбуждения. Тяговые электродвигатели рассчитаны на но­минальное напряжение 1500 В.

Скорость движения электровоза можно регулировать изменением на­пряжения, подаваемого на тяговые двигатели, или изменением соотно­шения тока якоря и тока возбуж­дения.

Токоприемник соединяет силовую цепь электровоза с контактным про­водом. Управление токоприемником электропневматическое.

Все электровозы имеют по два токоприемника, один из них запасной. В некоторых случаях, на­пример, при гололеде, электровоз работает одновременно на двух токо­приемниках.

Цепи тяговых двигателей от коротких замыканий и перегрузок защищают быстродействующий вы­ключатель, дифференциальные реле и реле перегрузки.

Вспомогательные машины элект­ровозов и электропоездов (мотор-вентиляторы, мотор-компрессоры, мотор-генератор и ге­нератор тока управления) приводят­ся в действие электродвигателями постоянного тока, работающими от контактной сети.

Мотор-вентиляторы служат для воздушного охлаждения пусковых резисторов и тяговых электродвига­телей, что способствует более   пол­ному использованию их мощности.

Мотор-компрессоры питают тормозную систему поезда и пневматические устройства элект­ровоза сжатым воздухом.

Генератор тока управления пред­назначен для питания цепей управ­ления, наружного и внутреннего освещения и заряда аккумулятор­ной батареи, являющейся резерв­ным источником питания тех же цепей.

От контактной сети переменного тока электровоз получает однофаз­ный ток промышленной частоты 50 Гц, номинального напряжения 25000 В. Электрическое оборудова­ние такого электровоза отличается от оборудования электровоза пос­тоянного тока главным образом на­личием понижающего трансформа­тора и выпрямительной установки.

Трансформаторы выполняют с ин­тенсивным циркуляционным масловоздушным охлаждением. В качестве выпрямителей обыч­но применяют кремниевые полупро­водниковые вентили — диоды, а в последнее время также силовые кремниевые венти­ли – тиристоры, которые дают возможность управлять про­цессом токопрохождения.

Скорость электровоза перемен­ного тока регулируется изменением напряжения, подводимого к тяговым электродвигателям, путем под­ключения их к различным выводам вторичной обмотки трансформатора или выводам автотрансформаторной обмотки. При таком способе регу­лирования отпадает надобность в пусковых реостатах и в переключе­ниях двигателей. На электровозах переменного тока тяговые электро­двигатели все время соединены меж­ду собой параллельно. Это улуч­шает тяговые свойства электровоза и упрощает электрическую схему.

На электровозах переменного то­ка, помимо вспомогательного обору­дования, применяемого на электро­возах постоянного тока, есть еще и мотор-насосы, обеспечивающие цир­куляцию масла, охлаждающего трансформатор и мотор-вентилятор ох­лаждения трансформатора и выпря­мителя.

Электродвигатели вспомогатель­ных машин чаще всего трехфазные асинхронные. Трехфазный ток преоб­разовывается из однофазного с помощью специальных вращающих­ся или статических преобразова­телей, называемых расщепителями фаз.

Применение переменного тока при электрификации железных дорог вызвало необходимость организа­ции пунктов стыкования двух родов тока: однофазного напряже­нием 25000В и постоянного на­пряжением 3000 В. При этом станции стыкования оборудуются специаль­ными устройствами для переключе­ния напряжения в отдельных секциях контактной сета.

Хотя при таком стыковании локо­мотивы сменяются быстро, однако усложняется и удорожается устрой­ство контактной сети, кроме того, затрудняется работа станции.

В ряде случаев целесообразно применение электровозов двойного питания, у которых возможны необ­ходимые переключения электричес­кого оборудования для работы на участках постоянного и перемен­ного тока. К электровозам двой­ного питания относятся электровозы ВЛ82 и ВЛ82^М соответственно мощностью 5200 и 6000 кВт с кон­струкционной скоростью 110 км/ч.

Для пригородного пассажирского сообщения на электрифицирован­ных линиях используются электро­поезда, состоящие из моторных и прицепных электровагонов. Мощ­ность моторного вагона рассчитана на передвижение совместно с одним или двумя прицепными вагонами. В зависимости от размера пассажи­ропотоков поезда формируются из 4, 6, 8, 10 и 12 вагонов. На приго­родных линиях, электрифицирован­ных на постоянном токе, исполь­зуют электропоезда серий ЭР1, ЭР2, ЭР22, а для линий, работающих на переменном токе— серий ЭР9П и ЭР9М.

В основном электрическое обору­дование электропоездов аналогично оборудованию электровозов; для увеличения площади пассажирского помещения оно размещается под кузовом и частично на крыше вагона. Управляется электропоезд с по­мощью контроллера из кабины машиниста. Принципы управления тяговыми электродвигателями те же, что и на электровозе, однако в электропоездах предусматривается устройство автоматического пуска, где специальное реле ускорения обеспечивает постепенное выключе­ние пусковых резисторов или пере­ключение выводов вторичной обмот­ки трансформатора с поддержанием заданного пускового тока.

В 1975 г. был выпущен 14-вагон-ный электропоезд постоянного тока ЭР200, имеющий конструкционную скорость 200 км/ч. Этот электропоезд предназначался для пассажирского сообщения на линиях с высокоскоростным движением.

Основные источники загрязнения электроподвижного состава те же, что и у тепловозов (исключая дизель) – результат износа колодок, колесных пар, частей электрических машин, а так же потери смазки из тяговых редукторов, букс, охлаждающих жидкостей и т.д.

Тяговая сеть

Контактная сеть, рельсы, фидеры и отсасывающие линии образуют тяговую сеть железных дорог.

Контактная сеть служит для непо­средственного подведения электриче­ской энергии к электроподвижному составу. В зависимости от назначения и условий эксплуатации контактная сеть может быть выполнена в виде воз­душной подвески на опорах или кон­тактного (третьего) рельса, установлен­ного рядом с путями на кронштейнах с изоляторами. Контактные рельсы ис­пользуют только на метрополи­тенах. На магистральных электрических дорогах их не применяют из-за труд­ностей, связанных с обеспечением без­опасности людей и животных, с защитой от снежных заносов и т. д.

Контактная сеть должна обеспечи­вать бесперебойный токосъем при наи­больших скоростях в любых атмосфер­ных условиях. Практически это озна­чает, что при значительных колебаниях температуры, образовании гололеда, сильном ветре, максимально допусти­мой скорости движения электроподвиж­ного состава, установленной графиком движения, не должен нарушаться скользящий контакт между контактным про­водом и токоприемником.

 Контактный провод в цепных под­весках подвешивают так, чт

Познавательные статьи:



Техника прыжка в длину с разбега

Организация работы процедурного кабинета

Области применения синхронных машин

Оптимизация по Винеру и Калману