Лекция 1 «Введение. Общие сведения об электрооборудовании»

Большой рост народного хозяйства, неуклонное по­вышение материального и культурного уровня народа предъявляют к пассажирским и грузовым перевозкам по­вышенные требования. Поэтому вагоностроительная промышленность освоила выпуск прочных и удобных цельнометаллических пассажирских и рефрижератор­ных вагонов, оснащенных сложным электрооборудова­нием, устройствами кондиционирования воздуха, сис­темами электроугольного отопления, холодильными ус­тановками и др.

Оборудование вагонов установками кондиционирова­ния воздуха более совершенными, чем водяное, электри­ческое отопление требовало дальнейшего повышения мощности источников электроэнергии и существенно ус­ложнило вагонное электрооборудование. Получили раз­витие централизованные системы для обеспечения элек­троэнергией всего состава поезда от одной мощной элек­тростанции, ас развитием электрификации железных до­рог стало рациональным использование для электроснаб­жения вагонов более дешевой электроэнергии, получае­мой от контактного провода высокого напряжения и при­меняемой даже для отопления вагонов.

Общие тенденции развития вагоностроения характе­ризуются увеличением количества и мощности потреби­телей электрической энергии в вагонах. Значит, потре­буется увеличить напряжение в системе электроснабже­ния вагонов, и в настоящее время оно достигло в системах постоянного тока 110 В, а при переменном токе - 400 В. Осуществляется переход в системе электроснабжения с постоянного тока на переменный, что способствует об­легчению и упрощению электрического оборудования и использованию в вагонах стандартных аппаратов, при­меняемых в промышленности и в быту. Развиваться и совершенствоваться будут обе системы электроснабже­ния - индивидуальная и централизованная. Будет про­должаться унификация вагонного электрооборудования: электроприводов компрессоров, вентиляторов, насосов и т.д., преобразователей, пускорегулирующей аппарату­ры, устройств защиты и сигнализации, установочных и контрольно-измерительных приборов, особенно рефри­жераторных вагонов.

Современные пассажирские вагоны оснащены слож­ным электрическим, радио- и холодильным оборудова­нием. Электрическая энергия используется для освеще­ния, отопления и вентиляции помещений вагона; пита­ния радиоаппаратуры и приборов, обеспечивающих бе­зопасность движения поезда; охлаждения подаваемого в вагон воздуха и продуктов питания; приведения в дей­ствие различных устройств, повышающих комфорт пас­сажиров и облегчающих труд поездной бригады.

На постсоветском пространстве электрическая энергия для освещения пас­сажирских вагонов начала применяться в 80-х годах про­шлого века на Петербурго-Варшавской дороге. Для пита­ния электроэнергией осветительных устройств пассажир­ских вагонов в состав поезда включали специальный ва­гон-электростанцию с генератором постоянного тока и аккумуляторной батареей. Привод генератора применял­ся плоскоременный от средней части оси колесной пары. Увеличение осветительной нагрузки и появление на вагонах ряда других потребителей электроэнергии при­вели к тому, что каждый пассажирский вагон стал обо­рудоваться автономной электростанцией с генераторами постоянного тока мощностью 3-4,5 кВт.

Повышение требований к комфортабельности пасса­жирских вагонов потребовало применения нового разно­образного электрического оборудования.

В 50-60-х годах в пассажирских вагонах начали при­меняться установки кондиционирования воздуха, обес­печивающие более комфортабельные санитарно-гигие­нические условия для пассажиров: люминесцентное ос­вещение, устройство для принудительной вентиляции, радиоаппаратура, установка для охлаждения продуктов питания и питьевой воды, устройство для электрическо­го отопления.

В результате этого суммарная мощность потребителей электрической энергии в вагоне возросла. Появилась необходимость увеличить мощность вагонных генерато­ров до 20-30 кВт и заменить ременный привод редуктор- но-карданным. Особенностью систем электроснабжения вагонов с кондиционированием воздуха является приме­нение генераторов постоянного или переменного тока со встроенными приводными электродвигателями, обеспе­чивающими работу генератора при отстое в парках фор­мирования и оборота. На железных дорогах СССР с 60-х годов начали экс­плуатироваться поезда с централизованным электро­снабжением, в состав которых включен специальный вагон-электростанция с дизель-генераторными агрега­тами мощностью 400-600 кВт.

Кроме того, от локомотивов через подвагонную магис­траль может осуществляться централизованная подача электроэнергии в пассажирские вагоны. При тепловоз­ной тяге питание к вагонам подается от специального генератора, установленного на тепловозе, а при электри­ческой тяге - от контактной сети через электровоз. Элек­троэнергия, получаемая через подвагонную электрома­гистраль от электровоза, используется в пассажирских вагонах в основном для питания устройств электричес­кого отопления, но ведутся работы по созданию универ­сальных преобразователей для питания от подвагонной электромагистрали и других силовых и осветительных электрических устройств.

В настоящее время эксплуатационный парк пасса­жирских вагонов постройки СССР, ГДР, ПНР, ВНР со­ставляет тысячи единиц, причем конструкция вагонов с каждым годом совершенствуется и вместе с тем услож­няется. В этих условиях возрастает роль технической подготовки обслуживающего персонала пассажирских поездов, в том числе электромехаников. Высокая техни­ческая грамотность поездного электромеханика, хорошо организованное им техническое обслуживание, выпол­нение требований инструкций по эксплуатации элек­трического, радио- и холодильного оборудования вагонов в пути следования, своевременное обнаружение и устра­нение его неисправностей являются резервом увеличе­ния долговечности пассажирских вагонов, сокращения расходов на содержание, повышения эффективности их использования при перевозках, а также экономии элек­трической энергии.

По назначению вагонное электрооборудование можно разделить на следующие основные группы: источники электроэнергии основные (генераторы) и резервные (ак­кумуляторные батареи); преобразователи рода тока и на­пряжения; устройства для электрического освещения ва­гонов с лампами накаливания и люминесцентными лам­пами; электрические приводы вентиляторов, насосов, компрессоров и др.; электронагревательные приборы (электрические печи и калориферы); аппаратура автома­тического регулирования источников электроэнергии (регуляторы напряжения, ограничители тока и др.); пускорегулирующая аппаратура для включения и отключе­ния потребителей электроэнергии, пуска электрических двигателей и др.; аппаратура автоматического контроля и регулирования работы потребителей; радиоаппаратура; устройства для защиты источников электроэнергии и по­требителей, а также сигнальные устройства; электроиз­мерительные приборы; вагонная электрическая сеть.