Федеральное агентство железнодорожного транспорта Уральский государственный университет путей сообщения Кафедра «Вагоны»

Н. Л. Иванов

СИСТЕМЫ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ ПАССАЖИРСКИХ ВАГОНОВ

Курс лекций по дисциплине «Системы жизнеобеспечения пассажирских вагонов»

для обучающихся по специальности 23.05.03 «Подвижной состав железных дорог» всех форм обучения

Екатеринбург

УрГУПС

2022

УДК 629.483. И20

Иванов, Н. Л.

И20 Системы жизнеобеспечения пассажирских вагонов : курс лекций / Н. Л. Иванов. – Екатеринбург : УрГУПС, 2022. – 99, [1].

Курс лекций разработан для обучающихся по специальности 23.05.03 «Подвижной состав железных дорог» всех форм обучения. Изложены основные понятия энергетики, представлены принципиальные схемы энергоснабжения пассажирских вагонов, описаны устройство и принцип работы электрических машин и основных элементов электрооборудования. Рассмотрены методы расчета электрических приводов различных механизмов, а также электрического освещения. Приведены основы автоматического регулирования режимами работы энергетического оборудования. Сведения об электрооборудовании пассажирских вагонов дают знания, необходимые для изучения специальной литературы, нор- мативно-технической и конструкторской документации в данной области.

УДК 629.483

Опубликовано по решению редакционно-издательского совета университета

Автор: Н. Л. Иванов, доцент кафедры «Вагоны», канд. техн. наук, УрГУПС

Рецензент: К. М. Колясов, доцент, заведующий кафедрой «Вагоны», канд. техн. наук, УрГУПС

©Уральский государственный университет путей сообщения (УрГУПС), 2022

ОГЛАВЛЕНИЕ

3

ВВЕДЕНИЕ

Жизнедеятельность человека, любые виды производства основаны на использовании различных видов энергии.

На вагоноремонтных предприятиях источником электроэнергии служит понизительная трансформаторная подстанция. Основными потребителями кроме устройств освещения и электроотопления являются подъемные механизмы, электроприводы токарных станков, ремонтных машин, конвейерных линий, компрессорных установок, большую мощность потребляют установки электрической сварки и электротермической обработки.

Самым универсальным видом энергии является электрическая энергия, так как она сравнительно легко преобразуется в механическую, тепловую, световую и другие виды энергии, передается на большие расстояния с минимальными потерями мощности по высоковольтным линиям электропередачи (ЛЭП) и распределяется между различными потребителями. Поэтому основное внимание в настоящем учебном пособии уделено изучению систем энергоснабжения, машин и аппаратов, предназначенных для преобразования различных видов энергии (механической, химической и других) в электрическую энергию и обратно (электрический привод, освещение, отопление).

Автоматизация и механизация производственных процессов при ремонте вагонов также осуществляется на базе различных устройств электрооборудования и преобразователей одного вида энергии в другой. Все это требует от специалиста вагонного хозяйства знания основ энергетики, электротехники и принципов работы различных видов электрооборудования.

В настоящем учебном пособии изложены основы электрооборудования пассажирских вагонов, которые дают знания, необходимые для изучения специальной литературы, нормативно-технической и конструкторской документации в данной области.

4

Лекция 1 СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ,

ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ПАССАЖИРСКИХ ВАГОНОВ И РЕФРИЖЕРАТОРНОГО ПОДВИЖНОГО СОСТАВА

План:

1.1.История развития систем электроснабжения и общие сведения об электрооборудовании вагонов.

1.2.Автономная система электроснабжения.

1.3.Централизованная система электроснабжения.

1.4.Централизованная система электроснабжения с индивидуальным преобразователем.

1.5.Вопросы для самоподготовки.

1.1.История развития систем электроснабжения

иобщие сведения об электрооборудовании вагонов

Системами электроснабжения оборудованы пассажирские вагоны и рефрижераторный подвижной состав. На современном пассажирском вагоне с кондиционированием воздуха имеются практически все основные элементы производства, передачи, распределения и потребления электрической энергии: источники электроэнергии – генераторы, преобразователи и аккумуляторные батареи; электрическое освещение; электрический привод вентиляторов, компрессоров, насосов и других механизмов; электроотопление и другие потребители.

Впервые электрическая энергия в пассажирских вагонах начала применяться в 80-х годах ХIХ века. В России с 1887 г. на Петербурго-Варшавской железной дороге. Вначале в состав поезда включался вагон-электростанция с генератором постоянного тока и аккумуляторной батареей. В качестве привода генераторов применялись двигатели внутреннего сгорания, паровые машины и паровые турбины с подачей пара от паровоза. Одновременно появились ваго- ны-электростанции с приводом генератора от оси колесной пары.

В 20–30-х годах прошлого века централизованные вагоны электростанции стали заменяться автономными установками электроснабжения. Наиболь-

5

шее распространение с того периода нашли саморегулируемые генераторы поперечного поля РД2Д, они обеспечивали саморегулирование при условии постоянной нагрузки. Но при этом имели массу в 2–2,5 раза больше, чем генераторы продольного поля.

Позже развивались системы с генераторами постоянного тока продольного поля типа 47Д, 47К на вагонах постройки ГДР.

Отечественные вагоны оборудуются системами электроснабжения с генераторами переменного тока.

Основные виды электрооборудования:

1)источники электрической энергии – генераторы, и аккумуляторные

батареи;

2)аппаратура автоматического регулирования напряжения источников питания и режима заряда аккумуляторных батарей;

3)вводные устройства;

4)преобразователи, изменяющие напряжение, род тока, частоту;

5)устройства электрического освещения;

6)электрический привод вентиляторов, компрессоров, насосов и других механизмов;

7)электронагревательные приборы;

8)устройства электроотопления;

9)пускорегулирующая аппаратура электропривода механизмов;

10)устройства защиты от перегрузки и короткого замыкания;

11)аппаратура автоматического контроля и регулирования работы электропотребителей;

12)коммутационная аппаратура;

13)радиоаппаратура;

14)сигнальные устройства;

15)устройства безопасности;

16)электроизмерительные приборы;

17)электрическая сеть.

Расположение электрооборудования на пассажирском вагоне

Внутри вагона расположены: устройства электрического освещения; приводы вентилятора, водяного насоса; приборы электрического отопления; пульт

6

управления, включающий устройства контроля и регулирования; датчики температуры; электрокипятильник; охладитель питьевой воды; устройства пожарной безопасности;, радиоаппаратура; электробытовые приборы.

Под вагоном расположены: генератор с приводом от оси колесной пары и от стационарной системы электроснабжения (для вагонов с кондиционированием воздуха); вводное устройство; аккумуляторная батарея; преобразователи тока и напряжения; электродвигатели компрессора и вентилятора конденсатора холодильной установки; ящик низковольтной аппаратуры; ящик высоковольтной аппаратуры; датчики перегрева букс; противоюзные устройства; электровоздухораспределитель; устройства освещения подвагонного оборудования; подвагонная электрическая магистраль; междувагонные низковольтные и высоковольтные соединения.

На торцевых стенках вагона расположены устройства сигнализации.

Основные требования, предъявляемые к электрооборудованию вагонов:

•Безотказность работы в период между плановыми видами ремонта при изменениях температуры окружающей среды от +40 до –50 °С и относительной влажности до 90 %.

•Электрооборудование не должно выходить из строя при динамических нагрузках, создаваемых вертикальными ускорениями до 1g и горизонтальными – до 3g.

•Сопротивление изоляции должно быть не менее 1 кОм на каждый вольт рабочего напряжения.

•Должна быть защита электрооборудования от перегрузок и быстродействующая защита от короткого замыкания.

•Должно предусматриваться резервное питание электрооборудования (от соседних вагонов).

•Должна быть обеспечена доступность для технического обслуживания

итекущего ремонта электрического оборудования.

На Российских железных дорогах нашли применение следующие системы электроснабжения пассажирских вагонов: автономная система электроснабжения; централизованная система электроснабжения; смешанная система электроснабжения; централизованная система электроснабжения с индивидуальным преобразователем.

7