на 6, преодолевая сопротивление пружин 3 и 7, поворачивает вал 1 и опускаеттокоприемник. Амортизаторы4 смягчаютударверхнихрам об основание.

Схема двухрычажного токоприемника показана на рис. 12.19. Цепи тяговых двигателей от коротких замыканий и перегрузок защищают быстродействующий выключатель, дифференциальные реле и реле перегрузки.

12.5. Особенности устройства электровозов переменного тока

Отконтактной сетипеременного токаэлектровоз получает однофазный ток промышленной частоты 50 Гц, номинального напряжения 25000 В. Электрическое оборудование такого электровоза отличается от оборудования электровоза постоянного тока главным образомналичиемпонижающеготрансформатора(рис. 12.20, а) ивыпрямительной установки.

Рис. 12.20. Общийвидтрансформатораэлектровоза(а) исхемаегоохлаждения(б): 1 — бак; 2 — маслоохладитель; 3 — воздухопровод; 4 — выводы вторичной обмотки; 5 — расширитель для масла; 6, 8 — кронштейны установки контроллера; 7 — ввод первичной обмотки; 9 — электронасос прокачки масла; 10 — маслопроводы; 11 — пробка; 12 — трубки охладителя

196

Трансформаторы выполняют с интенсивным циркуляционным масло-воздушным охлаждением. Принцип работы такого охлаждения показан на рис. 12.20, б.

В качестве выпрямителей обычно применяют кремниевые полупроводниковые вентили — диоды, а в последнее время также силовые кремниевые вентили—тиристоры, которые позволяют управлять процессом токопрохождения.

Выпрямленное напряжение на зажимах тяговых электродвигателей не является постоянным во времени, а пульсирует; пульсация напряжения вызывает пульсацию выпрямленного тока. Значительная пульсация неблагоприятно влияет на работу тяговых электродвигателей, поэтому в их цепь включают дополнительные индуктивности — так называемые сглаживающие реакторы.

На электровозах ВЛ80к и ВЛ80т применяется электродвигатель с двусторонней передачей и независимой вентиляцией.

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 переменноготокатяговыеэлектродвигателивсевремясоединенымеждусобойпараллельно. Этоулучшает тяговые свойства электровоза и упрощает электрическую схему. Расположение оборудования в кузове электровоза переменного тока показано на рис. 12.21.

Применение переменного тока при электрификации железных дорогвызвалонеобходимостьорганизациипунктовстыкованиядвух родов тока: однофазного напряжением 25000 В и постоянного напряжением 3000 В. При этом станции стыкования оборудуются специальными устройствами для переключения напряжения в отдельных секциях контактной сети. Хотя при таком стыковании локомотивысменяютсябыстро, однако, усложняетсяиудорожаетсяустройство 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 относят-

197

Рис. 12.21. Расположение основного оборудования на кузове электровоза переменного тока:

1 — пульт управления; 2 — кабина машиниста: 3 — токоприемник; 4 — аппаратыуправления: 5, 7 — выпрямительныеустановки; 6 — трансформатор с переключателемступеней; 8 — блоксистемыохлаждения; 9 — распределительный щит; 10 — мотор-компрессор; 11 — межсекционное соединение

ся электровозы ВЛ82 и ВЛ82м соответственно мощностью 5600 и 6040 кВт с конструкционной скоростью 110 км/ч.

12.6. Вспомогательные машины электровоза

Вспомогательные машины электровоза (мотор-вентилятор, мотор-компрессор, мотор-генератор и генератор тока управления) приводятся в действие электродвигателями постоянного тока, работающими от контактной сети.

Мотор-вентилятор служит для воздушного охлаждения пусковых резисторов, тяговых электродвигателей, выпрямительных установок, трансформаторовидругогооборудования, чтоспособствует более полному использованию их мощности.

Мотор-компрессор питает тормозную систему поезда и пневматические устройства электровоза сжатым воздухом.

Мотор-генератор (машинные преобразователи) применяют на электровозах с рекуперативным торможением для питания обмоток возбуждения тяговых электродвигателей при работе их в рекуперативном режиме.

Генератортокауправленияпредназначен для питания цепей управления(наружногоивнутреннего), освещенияизарядааккумуляторной батареи, являющейсярезервнымисточникомпитаниятехжецепей.

Наэлектровозахпеременноготокапомимовспомогательногооборудования, применяемогонаэлектровозахпостоянноготока, естьеще

198

имотор-насосы, обеспечивающие циркуляцию масла, охлаждающего трансформатор и мотор-вентилятор охлаждения трансформатораивыпрямителя. Вкачествеприводавспомогательныхмашинпри-

меняют трехфазные асинхронные двигатели, принципиально не от-

личающиеся от двигателей общепромышленного назначения, и двигателипостоянноготока, получающиепитаниеотспециальныхвыпрямительных установок. Трехфазный ток преобразовывается из однофазного с помощью специальных вращающихся или статических преобразователей, называемыхрасщепителямифаз(наэлектровозах

иэлектропоездах переменного тока).

Вмоторных вагонах электропоезда делители напряжения обеспечивают питание мотор-компрессора пониженным напряжением.

Каждая вспомогательная машина представляет собой агрегат, состоящий из вспомогательного механизма и электрического двигателя, который приводит его в действие. Исключение составляет генератор управления, который размещается на валу моторвентилятора или расщепителя фаз.

Электрические двигатели вспомогательных машин на ЭПС постоянноготокапитаютсянепосредственноотконтактнойсети, анаЭПС переменного тока — от вспомогательной обмотки трансформатора.

12.7. Системы управления ЭПС

Все переключения в цепях тяговых двигателей, необходимые для пуска, регулирования скорости, изменения направления вращения (движения) и электрического торможения, выполняют с помощью электрическихаппаратов. Машинистможетприводитьихвдействие либо непосредственно, либо используя промежуточные механизмы. Впервомслучаесистеманазываетсясистемойнепосредственногоуправления, которая на магистральном ЭПС не применяется, а во вто-

ром — системой косвенного (дистанционного) управления.

Аппараты системы косвенного управления имеют приводы, которыми машинист управляет из кабины. В электрические цепи управления подается напряжение 24—110 В. При косвенном управлении удобно управлять несколькими электровозами и моторными вагонами из одной кабины машиниста по так называемой системе многих единиц.

199

По конструкции аппаратов системы косвенного управления де-

лятся на три вида: с индивидуальными и групповыми контакторами, а также смешанные.

Всистемах с индивидуальными контакторами аппараты управ-

ления состоят из комплекта конструктивно самостоятельных выключателей — так называемых индивидуальных контакторов, снабженныхприводомиэлектромагнитнымдугогашением. Каждыйконтактор производит замыкание или размыкание двух точек электрическойцепи. Применяютэлектромагнитныеиэлектропневматические контакторы. В силовых цепях электровозов и моторных вагонов преимущественно используют электропневматические контакторы, обеспечивающиебольшеенажатиеконтакторовибыстроегашение дуги, возникающей при разрыве больших токов и высоком напряжении. Электромагнитныеконтакторыустанавливаютобычно во вспомогательных цепях высокого напряжения.

Вгрупповых системах выключатели контакторного типа конструктивно объединены в один аппарат и имеют общий кулачковый вал. Групповые контакторы (контроллеры) имеют привод и поворачивающий вал. Распространение получили электропневматические и электродвигательные приводы.

Индивидуально-групповые (смешанные) системы управления, в

которых использованы индивидуальные контакторы и групповые контроллеры, часто применяют на электровозах постоянного тока,

вчастности, на большинстве отечественных электровозов.

На электроподвижном составе в системах управления используют и бесконтактные элементы: полупроводниковые элементы (управляемые и неуправляемые) и магнитные усилители.

По способу воздействия на аппараты управления различают сис-

темы неавтоматического и автоматического управления.

Принеавтоматической системе управления каждое из переклю-

чений в цепях выполняет машинист. При этом каждой позиции контроллера управления должно соответствовать лишь одно заданное положение аппаратов силовой цепи. Должна также соблюдаться установленная очередность замыкания и размыкания выключателей (контакторов) в цепи тяговых двигателей независимо от скорости передвижения рукоятки контроллера управления и скорости действия аппаратов.

200

При автоматическом управлении пуск или торможение начинает и прекращает машинист, ставя рукоятку контроллера в определенные фиксированные позиции. Остальные необходимые переключения в цепях, изменение параметров выполняются без участия машиниста.

Управлениелокомотивомимоторвагоннымпоездом— оченьслож-

ный процесс. Основная задача управления сводится к выполнению графикадвиженияпоездов. Приэтомдолжныбытьобеспеченынаиболее полное использование мощностей тяговых электродвигателей

исцепного веса локомотива, минимальный расход энергии, выполнение ограничений скорости (там, где это необходимо) и ряд других требований. Чтобы обеспечить безопасность движения, машинист обязан непрерывно наблюдать за состоянием пути, контактной сети

иподвижного состава, за показанием сигналов, т.е. сохранять в памятибольшоеколичествоинформации. Крометого, машиниступриходится непрерывно наблюдать (т.е. воспринимать информацию) за работой многочисленных элементов оборудования локомотива и поезда, производить операции управления.

Очевидно, что выполнение всех этих функций требует чрезвычайного нервного и физического напряжения человека, поэтому процессы управления электроподвижным составом автоматизируют. Степень автоматизации может быть различной. Многие операции автоматизированы даже в неавтоматических системах управления, например, введены устройства защиты от токов короткого замыкания, перегрузок, повышенного напря-

жения и т.п. Это простейшая автоматизация.

Очень важно автоматизировать операции управления, связанные с выполнением графика движения. Это осуществляют системы автоматического управления (САУ) пассажирскими электровозами и электропоездами, в том числе системы автоматического управления торможения (САУТ).

Совершенствование устройств управления открывает новые возможности для более полного использования мощностей электроподвижного состава и для облегчения труда локомотивных бригад. Большие возможности для автоматизации открывает

плавное (неступенчатое) регулирование напряжения, примененное на электровозах ВЛ80р и ВЛ85; оно позволяет в эксплуатации быстро и точно изменять режимы движения.

201

Повышение скорости движения поездов до 200 км/ч и более возможно только на основе высокой степени автоматизации процессов управления как ЭПС, так и поездом. Например, на электровозе ЭП1, предназначенном для вождения пассажирских поездов, применяются: микропроцессорная система обеспечения безопасности движениятяговогоподвижногосостава(АСУБ«Локомотив»); микропроцессорная система управления и диагностики (МСУД); комплексное локомотивное устройство безопасности (КЛУБ); система управления торможением (САУТ).

Для подвижного состава высокоскоростных магистралей (электропоезд «Сокол») разрабатывается комплексная бортовая система управления (КБСУ), включающая:

–БКСУ ТС — бортовые комплексные системы управления техническими средствами, предназначенные для контроля, диагностики и управления, которые включают: СУВО — система управления вагонным оборудованием; СУТТ — система управления тягой-торможением;

–БАСУ — бортовые автоматические системы управления движением и безопасности, которые включают: ИУСДП — информа- ционно-управляющая система движения поезда;

–ТСКБМ — телеметрическая система контроля бодрствования машиниста;

–а также КЛУБ и САУТ-Ц;

–КСРОИ — комплекс средств сбора, преобразования, регистрации, хранения и обработки информации.

Работа по системе многих единиц. Два электровоза (или большее их число) и все моторные вагоны электропоезда соединяют автосцепкой и межэлектровозными (междувагонными) электрическими соединениями.

СхемыуправлениянакаждойединицеЭПСвыполняюттак, чтобы припараллельнойработепроцессывцепяхуправлениянаодномэлектровозеиливагоненевлиялинаработудругих. Замедленноедействие аппаратов на одном электровозе (вагоне) не должно нарушать правильную очередность включения или выключения аппаратов на другом. Возможна также работа по системе многих единиц электровоза или вагона, на котором отключен неисправный тяговый электродвигатель. Вэтомслучаепорядокдействияаппаратовосуществляетсяавтоматически блокировками отключателей тяговых двигателей.

202