Лекция 2 «Назначение, расположение и условия работы электрооборудования»

Все электрическое оборудование пассажирских ваго­нов разделено на внутривагонное и подвагонное. Внутри вагона установлены потребители электроэнергии, аппа­ратура управления, защиты, контроля и сигнализации (осветительные приборы, двигатель вентиляционного агрегата, нагревательные элементы кипятильника, элек­трических печей и калорифера, двигатели циркуляцион­ных насосов, распределительный шкаф или пульт управ­ления и пр.).

Под вагоном размещены источники электроэнергии, а также коммутационная и защитная аппаратура, кото­рая по своим габаритным размерам, условиям работы не может быть установлена внутри вагона (генераторы, ак­кумуляторные батареи, обогреватели наливных труб, электромашинные преобразователи люминесцентного освещения, двигатели компрессоров и вентиляторов кон­денсатора установки охлаждения воздуха, высоковольт­ные контакторы и предохранители и т. п.). Кроме того, под вагоном расположены низковольтная магистраль напряжением 50 В, высоковольтная 3000 В и магистраль электропневматического тормоза и их междувагонные соединения.

Электрическое оборудование пассажирского вагона сложное по устройству, и работает оно в тяжелых услови­ях. В процессе эксплуатации на него действуют значи­тельные динамические усилия, возникающие в резуль­тате вибраций и толчков особенно при больших скорос­тях движения.

Электрическое оборудование, находящееся вне кузо­ва вагона, подвержено атмосферным воздействиям. В зимнее время при низких температурах снижается ме­ханическая прочность отдельных деталей электрических машин, аппаратов и приборов. Вследствие замерзания смазки создаются большие моменты сопротивления, зат­рудняющие работу электрических машин и снижаю­щие их коэффициент полезного действия. При низких температурах изоляционные материалы становятся хрупкими, и в них появляются трещины, емкость акку­муляторных батарей уменьшается. Летом при повышенных температурах (особенно в южных районах) работа электрооборудования также зат­руднена: ухудшаются условия охлаждения оборудова­ния, увеличивается коррозия металлических деталей. Значительно затрудняет работу оборудования дей­ствие влаги и грязи. Оборудование, установленное сна­ружи кузова, при движении обдувается потоком возду­ха, содержащим частицы пыли, обладающие абразивным действием. Эти частицы разрушают изоляцию электри­ческих машин, аппаратов и приборов. Внутривагонное электрическое оборудование также может находиться в неблагоприятных климатических условиях во время длительного отстоя вагонов. В связи с этим к электрооборудованию предъявляют­ся повышенные требования, т. е. оно должно иметь высо­кую эксплуатационную надежность.

Электрооборудование должно надежно работать при изменениях температуры окружающей среды от +40 до -50 °С и относительной влажности до 90%, а также об­ладать высокой механической прочностью при динами­ческих нагрузках, вызванных вибрацией, соударения­ми при маневрах и действием инерционных сил, возни­кающих при торможениях.

Почти все вагоны имеют двухпроводную систему элек­троснабжения, изолированную от корпуса вагона, поэто­му во все цепи электрооборудования устанавливают двух­полюсную защиту от коротких замыканий и перегрузок, что повышает надежность системы и защищает провода от загорания при коротком замыкании на корпус ваго­на. Для защиты электрооборудования от повышенного напряжения, которое может возникнуть вследствие не­исправности регулятора напряжения генератора (РНГ), при обрыве цепи аккумуляторной батареи и других ава­рийных режимах устанавливается реле максимального напряжения (РМН), а для предотвращения чрезмерного разряда аккумуляторной батареи - реле пониженного напряжения (РПН). От перегрузки генераторы защище­ны ограничителями тока (ОТГ), а двигатели - тепловы­ми реле (TP).

Электрические провода применяют только гибкие с медными жилами, с нагревостойкой изоляцией, рассчи­танной на напряжение 1000 В - для низковольтного обо­рудования и на 6000 В - для высоковольтного оборудова­ния. Магистральные провода прокладывают в трубах, разветвительные коробки используют только защищенного исполнения. Все электрические аппараты регулирова­ния, коммутации, контроля и защиты внутри вагона на­ходятся в распределительном шкафу или пульте управ­ления, которые изолированы от сгораемых конструкций вагона металлическим листом, проложенным по асбесту толщиной 10 мм. На вагонах более ранней постройки, не имеющих та­кой изоляции, при деповском и капитальных ремонтах ставят такую изоляцию.

Для контроля за надежностью крепления контактов их покрывают термоиндикаторной краской светло-розо­вого цвета. При ослаблении контакта между наконечни­ком провода и зажимом вследствие большого переходно­го сопротивления, возникающего между ними, краска нагревается, изменяет свой цвет и становится светло-си­ней.

Системы электроснабжения вагонов Системой электроснабжения называют комплекс обо­рудования, предназначенный для выработки и распре­деления электрической энергии потребителям вагона. В зависимости от расположения источников электричес­кой энергии и их использования системы электроснаб­жения делятся на автономные и централизованные. Автономная система электроснабжения получила наи­большее распространение. В пассажирском вагоне с этой системой имеются собственные источники электриче­ской энергии (генератор и аккумуляторная батарея), обес­печивающие питание потребителей электроэнергии при движении и на стоянке. Основным источником электро­энергии служит генератор, который приводится во вра­щение от оси колесной пары вагонов с помощью специ­ального привода. Применяются генераторы постоянно­го и переменного тока. Для автономных систем с приво­дом генератора от оси колесной пары приняты два стан­дартных номинальных напряжения: для вагонов без кон­диционирования воздуха - 50 В, для вагонов с кондици­онированием воздуха - 110 В.

Рис. 1.1. Упрощенная схема системы электроснабжения с генератором постоянного тока

Упрощенная схема системы электроснабжения с ге­нератором постоянного тока параллельного возбуждения мощностью около 5 кВт показана на рис. 1.1. При дви­жении поезда электрическая энергия подается потреби­телям от генератора 1. Генератор подключается в работу при скорости движения поезда более 30-40 км/ч, когда его напряжение выше напряжения аккумуляторной ба­тареи 6. При этом диод 4, выполняющий функцию бес­контактного переключающего устройства, открывается, и аккумуляторная батарея начинает заряжаться. В цепь параллельной обмотки возбуждения 3 генератора вклю­чен регулятор напряжения 2, который автоматически изменяет ток возбуждения, чтобы напряжение генера­тора не зависело от скорости поезда и постепенно повы­шалось по мере заряда аккумуляторной батареи. Элект­рические лампы 11 и сигнализация 12 питаются от сети 10 стабилизированного напряжения U₂, поддерживаемо­го на заданном уровне автоматически регулируемым ре­зистором 9 (регулятором напряжения сети освещения), в котором гасится часть U₃ напряжения генератора. В рассматриваемой системе номинальное напряжение сети освещения U₂ составляет 54 В. Напряжение U₃=2÷13 В зависит от степени заряженности аккумуляторной бата­реи. Силовые нагрузки - электродвигатели 7, электро­нагревательные приборы 8 - подключены непосредствен­но к цепи генератор - батарея и получают питание от об­щей сети 5 с напряжением U₁ меняющимся в пределах 56-67 В.