1 Применение электрических машин в вагоне и вагонном хозяйстве

Низковольтным считается электрическое оборудование, работающее при напряжении не выше 250 В относительно «земли» — заземленного корпуса электрической машины. Установки с напряжением выше 250 В считаются высоковольтными. Исторически сложилось так, что низковольтное электрооборудование пассажирских вагонов без кондиционирования воздуха работает при напряжении постоянного тока 50 В, а вагонов с кондиционированием воздуха. Низковольтное электрооборудование вагона по своему назначению подразделяется на несколько подсистем.

К электрическим машинам на пассажирских вагонах относятся генераторы постоянного и переменного тока и различные электродвигатели, являющиеся приводами компрессора холодильной машины, вентиляторов салонов, аккумуляторных батарей и др. В системах электроснабжения пассажирских вагонов без кондиционирования воздуха применяются следующие типы генераторов: генераторы постоянного тока с параллельным возбуждением (продольного поля) типов 23/07, PW-114, EV-648/1 (все фирмы «Газелан»), синхронные генераторы переменного тока типов ГСВ, 2ГВ-003, 2ГВ-008, ЭГВ-01.У1.

На цельнометаллических пассажирских вагонах применяются аккумуляторные батареи, составленные из кислотных или щелочных аккумуляторов. Наиболее распространены щелочные батареи, так как они изготовлены из менее дефицитных материалов и поэтому дешевле. На вагонах без кондиционирования воздуха с номинальным напряжением электрической сети В монтируют батареи, состоящие из 26 кислотных или 38 — 40 щелочных аккумуляторов. Для вагонов с установками кондиционирования воздуха с номинальным напряжением сети 112 В применяют батареи из кислотных или щелочных аккумуляторов.

Элементы регулирования (напряжения генератора, сети освещения, переключения нагрузок с генератора на аккумуляторную батарею и обратно, аккумуляторной батареи, управления электроотоплением) выполнены на пассажирских вагонах в виде электронных полупроводниковых приборов — отдельных блоков. Эти приборы, а также приборы коммутаций (реле, контакторы, переключатели, кнопки и выключатели) и защиты (предохранители с плавкой вставкой и автоматические выключатели), РМН, РПН расположены, как правило, внутри распределительного шкафа в служебном отделении.

По назначение вагонное оборудование можно разделить на следующие основные группы: источники электрической энергии ( генераторы и аккумуляторные батареи); преобразователи, изменяющие напряжение или ток, преобразующие один род тока в другой (постоянный в переменный и наоборот) или частоту переменного тока; устройства для электрического освещения вагонов с лампами накаливания и люминесцентными; электрические приводы вентиляторов, насосов, компрессоров и др.; электронагревательные приборы; аппаратура автоматического регулирования выходных параметров источников электрической энергии; сигнальные устройства; вагонная электрическая сеть.

На рефрижераторном подвижном составе электрооборудование служит для поддержания в грузовых вагонах температурного режима, обеспечивающего сохранность перевозимых скоропортящихся грузов и создания комфортных условий для поездной бригады. Для этой цели на рефрижераторном подвижном составе применяют: электроприводы компрессоров, вентиляторов теплообменных аппаратов и систем охлаждения холодильных машин, насосов и др.; автоматические регуляторы температуры в грузовых вагонах; приборы для дистанционного измерения температуры в грузовых вагонах.

В системах электроснабжения пассажирских вагонов без кондиционирования воздуха применяются следующие типы генераторов: генераторы постоянного тока с параллельным возбуждением (продольного поля) типов 23/07, PW-114, EV-648/1 (все фирмы «Газелан»), синхронные генераторы переменного тока типов ГСВ, 2ГВ-003, 2ГВ-008, ЭГВ-01.У1. Генераторы имеют привод от оси колесной пары и выполнены полностью закрытыми. Генераторы устанавливают под вагоном, охлаждение их происходит за счет обдува воздухом при движении поезда. В некоторых конструкциях на вал якоря насаживают вентилятор для более интенсивного охлаждения генератора. У подвешенного под кузовом вагона генератора винты 3 должны быть всегда затянуты до отказа, что обеспечивает правильное натяжение ремня. Сжатием пружин 4 можно регулировать положение машины. Выпускаемые Рижским и Псковским электромашиностроительными заводами генераторы переменного тока обладают высокой эксплуатационной надежностью.

Поскольку аккумуляторная батарея может заряжаться только постоянным током, генератор устанавливают под вагоном вместе с выпрямителем, который преобразует вырабатываемый генератором переменный ток в постоянный. В 1973 г. в качестве унифицированного для всех пассажирских вагонов без кондиционирования воздуха отечественного производства и для вагонов постройки заводов Германии принят генератор типа 2ГВ-003. Этот генератор крепится лапами через резиновые амортизаторы к кронштейнам, приваренным к раме тележки. Затем были введены в эксплуатацию другие модификации этого генератора: 2ГВ-003.10, 2ГВ-003.11, 2ГВ-003.12 и 2ГВ-008. Размеры и общая компоновка составных частей генераторов всех модификаций не изменялись. Все генераторы переменного тока работают в комплексе с выпрямительным мостом. На вагонах с кондиционированием воздуха применяются трехфазные генераторы переменного тока индукторного типа DCG 4435/24/2а38 производства Германии и с 1996 г. - генераторы типа ЭГВ-08.У1 производства Псковского машиностроительного завода. Эти генераторы имеют номинальную мощность 35 кВ • А при номинальном напряжении 116. На вагонах с кондиционированием воздуха при автономной системе электроснабжения устанавливают электромашинные преобразователи. Они представляют собой агрегаты, состоящие из смонтированных в одном корпусе асинхронного трехфазного электродвигателя с короткозамкнутым ротором, питающегося от внешней сети напряжением 220/380 В или только 380 В, и генератора постоянного или переменного тока со смешанным возбуждением с напряжением на выходе 135... 150 В. Обе машины имеют между собой только механическую связь. Генератор выполняет такую же функцию, как и на вагонах без кондиционирования воздуха, а электродвигатель предназначен для привода генератора при длительных отстоях в парках формирования и оборота, чтобы можно было производить зарядку аккумуляторной батареи и проверять работоспособность всего электрооборудования. Привод генератора при движении вагона осуществляется от средней части оси колесной пары через редуктор, карданный вал и фрикционную муфту сцепления. На пассажирских вагонах установлены следующие типы электромашинных преобразователей: 2ПВ-001.2 (с синхронным трехфазным генератором переменного тока) — на вагонах постройки отечественных заводов, DUGG-28B — на вагонах постройки заводов Германии, K694L/XP44L — на вагонах постройки заводов Венгрии. В двух последних используются генераторы постоянного тока.

Электрическое оборудование пассажирских вагонов работает в тяжелых условиях. В процессе эксплуатации на него действуют значительные динамические усилия, возникающие в результате вибрации и толчков, особенно при больших скоростях движения и при маневровых работах. Динамические силы, действующие на электрооборудование, могут привести к различным повреждениям: обрыву проводов и обмоток, появлению трещин и порче электроизоляционных материалов, нарушению нормальной работы упругих и подвижных элементов электрической аппаратуры.

Большое количество различного электрооборудования установлено вне кузова вагона и подвержено атмосферным воздействиям. Значительно затрудняет работу электрооборудования действие влаги и грязи.

Обеспечение экономической безопасности железнодорожной отрасли – задача, без решения которой головная компания «Российские железные дороги» не может гарантировать качество и стабильность перевозок. В то же время важнейшим компонентом обеспечения экономической безопасности в сфере производства как подвижного состава, так и средств автоматики и телемеханики является поставка базовых комплектующих отечественного производства. К таким комплектующим относятся в частности электрические машины. Двигатели и генераторы служат «сердцем» всех исполнительных устройств, во многом определяя как эксплуатационные характеристики технических систем, так и экономичность их применения. К сожалению, пока в России серийно выпускаются только традиционные электродвигатели – коллекторные и асинхронные (так называемые электродвигатели первого поколения). В промышленно развитых странах пошли дальше – там сейчас активно внедряются электродвигатели второго поколения, к которым относятся и бесконтактные управляемые. В период 1998 – 2000 гг. по заказу МПС России был разработан ряд бесконтактных управляемых электродвигателей для комплектации автоматики пассажирских вагонов локомотивной тяги. Они призваны заменить морально и технически устаревшие электромоторы коллекторного типа, производства Германии, отличающиеся высоким энергопотреблением, низкой надежностью, непродолжительным сроком службы, требующие больших затрат на ремонт и обслуживание. Повсюду в мире бесконтактные управляемые электродвигатели, относящиеся к классу «интеллектуальных» или «servo», занимают все более заметное место в составе самого прогрессивного оборудования.

Какие же преимущества над традиционными имеют ДБУ применительно к техническим условиям эксплуатации стальных магистралей России? Назовем лишь основные.

• «Интеллектуальные» электродвигатели не требуют обслуживания (отпадает нужда в регламентных работах) и потребляют существенно меньше энергии.

• Они имеют значительно меньшие массу и габариты (что упрощает установку и монтаж). Обеспечивая высокую надежность в жестких условиях эксплуатации, они служат вчетверо дольше.