|
5.1.Пневматическая цепь управления
На электровозах тормоза, аппараты управления, песочницы, звуковые сигналы приводятся в действие сжатым воздухом. Получают его с помощью компрессоров. Как правило, устанавливают два поршневых двухступенчатых компрессора.
Двухступенчатые компрессоры (рис. 72) имеют один или два цилиндра низкого и один
цилиндр высокого давления. Во время движения поршня сверху вниз в цилиндре низкого давления создается разрежение (вакуум) и автоматически открывается всасывающий клапан. В полость между крышкой цилиндра и поршнем засасывается воздух. При обратном ходе поршня всасывающий клапан закрывается и воздух сжимается; когда его давление достигает определенного значения, открывается нагнетательный клапан. Давление регулируют, изменяя сжатие пружины, прижимающей нагнетательный клапан к седлу.
Из цилиндра низкого давления сжатый воздух проходит через охладитель и поступает в цилиндр высокого давления, поршень которого в это время движется вниз, способствуя всасыванию поступающего воздуха. Охладителем служит радиатор или воздухопровод, соединяющий цилиндры низкого и высокого давления и размещаемый обычно на крыше электровоза. Учитывая, что воздух предварительно сжимается в цилиндре низкого
давления и объем его при этом уменьшается, цилиндр высокого давления делают меньшего диаметра. Воздух из цилиндра высокого давления нагнетается в главные резервуары, которые чаще всего располагают на крыше электровоза.
Почему на электровозах применяют двухступенчатые компрессоры? Это объясняется тем, что в одноступенчатом компрессоре максимально можно сжать воздух до давления 8-10,5 Па. В конце сжатия между крышкой цилиндра и поршнем остается некоторое количество сжатого воздуха — воздушная подушка.
При обратном движении поршня этот воздух расширяется и процесс всасывания начинается несколько позже. Вполне понятно, что чем больше давление сжатого воздуха в цилиндре, тем больше воздушная подушка и тем меньше объем вновь всасываемого воздуха. Кроме того, при сильном сжатии в одной ступени температура воздуха повышается настолько, что смазка в цилиндре может загореться.
Вал приводного электрического двигателя соединяют с коленчатым валом компрессора, используя зубчатый редуктор или муфту (рис.
73).
Источники сжатого воздуха и потребители его вместе с соответствующими аппаратами, трубопроводами, арматурой объединяют в различные пневматические системы в зависимости от их назначения. В электровозах по назначению различают три пневматические цепи с общими источниками сжатого воздуха — двумя компрессорами: тормозную, вспомогательную и пескоподачи. Так же как и электрические, пневматические цепи изображают
графически в виде пневматических схем. Машины и аппараты, трубопроводы и другое оборудование показывают, используя условные графические изображения, предусмотренные ЕСКД.
Рассмотрим принципиальную пневматическую схему вспомогательных цепей одной секции восьмиосного электровоза (рис. 74). Сжатый воздух нагнетается компрессором в три главных воздушных резервуара. Резервуары соединены один с другим и с питающей магистралью РУ1-РУ2. От питающей магистрали через соответствующие приборы воздух поступает
в тормозную и вспомогательную системы, а также в систему подачи песка под колесные пары электровоза для прекращения боксования.
К вспомогательной системе относятся звуковые сигналы, аппараты управления быстродействующим выключателем (или главным выключателем на электровозах переменного тока), токоприемниками, электропневматическими и нагрузочными устройствами.
Звуковых сигналов на электровозе два — тифон и свисток. Тифон подает громкий низкого тона гудок, свисток — тихий высокого тона; тифоном пользуются в пути
следования, свистком — при маневрах. На электровозах последних выпусков устанавливают ревун — аппарат, в котором объединены тифон и свисток. Однако принцип действия и порядок пользования ими те же, что и у предшествующих им сигналов. Давление сжатого воздуха, поступающего в приводы аппаратов управления, стеклоочистителей и токоприемников, с помощью редуктора понижают до 5 -105 Па (50 Н/см2).
В воздухопровод, подводящий воздух к приводу токоприемника, включены специальные блокировки. Они не позволяют
поднять токоприемник, если не закрыты двери в камеру, где расположено электрическое оборудование, находящееся под напряжением, опасным для жизни.
Для очистки окон на лобовых окнах кабины установлены стеклоочистители, которые включаются и выключаются только запорно-регулировочными кранами.
Сжатый воздух от питающей магистрали одновременно поступает к электромагнитному вентилю защиты, быстродействующему выключателю, электропневматическим аппаратам и в запасной резервуар. Резервуар перед
остановкой компрессора электровоза заряжается до давления 9-105 Па и сохраняет сжатый воздух длительное время. Если воздуха в питающей магистрали нет, можно поднять токоприемники, либо подав к ним сжатый воздух из запасного резервуара, либо нагнетая его компрессором другой секции электровоза. Компрессоры на электровозе включены в одну магистраль, соединенную между секциями рукавами РУ7—РУ8.
Все вспомогательные пневматические цепи имеют фильтры для очистки воздуха от механических примесей, масла,
влаги. Во вспомогательные цепи включены краны различного назначения (разобщительные, редукторные, трехходовые), манометры.
5.2. Охлаждение машин и аппаратов
В процессе работы тяговых двигателей, выпрямителей, трансформаторов, реакторов, индуктивных шунтов, пусковых реостатов, двигателей, вспомогательных машин и другого оборудования выделяется тепло. Если это тепло не отводить, то мощность машин и аппаратов
нельзя будет использовать полностью, так как они могут перегреться и выйти из строя. Поэтому их охлаждают, используя специальную принудительную вентиляцию. Непрерывный поток охлаждающего воздуха создается центробежными вентиляторами.
Поясним, как работает вентилятор. При вращении вентиляторного колеса (ротора), снабженного лопатками (рис. 75), центробежная сила отбрасывает молекулы воздуха к наружной части колеса и они попадают в расширяющийся кожух. Скорость молекул воздуха в кожухе начинает уменьшаться,
а давление их друг на друга — увеличиваться, т. е. создается напор воздуха. От вентилятора воздух по воздухопроводам направляется к машинам и аппаратам.
Вследствие непрерывного выбрасывания молекул за пределы колеса вентилятора внутри него образуется разрежение и из атмосферы (снаружи кузова) засасываются новые порции воздуха. Засасываемый воздух проходит через жалюзи кузова, форкамеру, сетку приемного отверстия вентилятора к его лопастям, заполняя разреженное пространство. Форкамера изолирует вентиляционную систему от остального помещения кузова. Скорость
воздуха, подающегося через жалюзи в форкамеру, резко снижается и взвешенные частицы снега, влаги и пыли осаждаются, т. е. в кузов поступает очищенный воздух.
На восьмиосных электровозах постоянного тока в каждой секции установлен один вентилятор. Воздух в его кожухе (рис. 76) разделяется на два потока: один используется для охлаждения тяговых двигателей, двигателя компрессора и вентиляции кузова, другой направляется по двум воздуховодам для охлаждения резисторов ослабления возбуждения, пусковых
реостатов и индуктивных шунтов. Выброс воздуха в атмосферу производится через лабиринтные щели в крыше над высоковольтной камерой.
Сложнее система охлаждения электровозов переменного тока (рис. 77). Воздух, всасываемый через жалюзи двумя центробежными вентиляторами одной секции восьмиосного электровоза, проходит сначала по специальным каналам, охлаждая индуктивные шунты, установленные в нише форкамеры. Затем он подается к тяговым двигателям. На каждые два тяговых двигателя имеется один вентилятор.
Охлаждающий воздух через люк поступает сначала к интенсивно нагреваемому узлу двигателя — коллектору и затем через отверстия в его остове выходит наружу. Часть воздуха из воздухопроводов через патрубки поступает к выпрямительной установке возбуждения и в кузов, создавая в нем повышенное давление, благодаря чему пыль с железнодорожного полотна, которая содержится в воздухе, не попадает в кузов.
На электровозе ВЛ80Р для охлаждения блоков ВУВ и резисторов, используемых в режиме рекуперативного торможения, установлен отдельный центробежный вентилятор.
В каждой секции электровоза имеются еще два спаренных вентилятора, приводимых в действие одним двигателем. Они насажены на разные концы вала этого двигателя, и лопасти их вращаются в противоположных направлениях. Воздух, засасываемый этими вентиляторами, прогоняется через выпрямители и сглаживающие реакторы. Затем часть воздуха выбрасывается
в атмосферу, а оставшаяся часть его охлаждает секции теплообменника тягового трансформатора, после чего также выходит в атмосферу. В теплообменнике воздух охлаждает трансформаторное масло, омывающее обмотки трансформатора.
5.3. Генераторы управления и преобразователи
Питание цепей управления, освещения и сигнализации производится от специальных генераторов управления. Эти генераторы позволяют получить напряжение,
не опасное для обслуживающего персонала. На отечественных электровозах как постоянного, так и переменного тока цепи управления, освещения и сигнализации питаются постоянным током напряжением 50 В.
Нагрузка генераторов управления изменяется в очень широких пределах: в зависимости от режима ведения поезда включается разное число аппаратов; в ночное время приходится затрачивать дополнительную энергию на наружное и внутреннее освещение и т. д. При работе электровозов по так называемой системе многих
единиц, когда один машинист управляет сразу двумя локомотивами, к генераторам подключается вдвое большее число аппаратов.
Генераторы управления выполняют с параллельным возбуждением, что обеспечивает меньшее изменение напряжения при колебаниях нагрузки. Как правило, на электровозах устанавливают два генератора управления. Параллельно им подключена аккумуляторная батарея. Генераторы обеспечивают заряд батареи. В случае необходимости аккумуляторы могут заменить генераторы управления. На электровозах
переменного тока последних серий для питания цепей управления и заряда аккумуляторной батареи используют выпрямительную установку.
На электровозах постоянного тока с рекуперативным торможением устанавливают преобразователи для питания обмоток возбуждения тяговых двигателей (см. рис. 47). В каждой секции электровоза имеется по преобразователю, который состоит из генератора и двигателя. Напряжение генератора, например, на электровозе ВЛ11 составляет 38 В, зато ток может достигать 800 А.
На электровозах переменного тока роль преобразователей для питания обмотки возбуждения в режиме электрического торможения выполняют выпрямительные установки возбуждения (ВУВ).
5.4. Привод вспомогательных машин
Все вспомогательные машины приводятся в действие электрическими двигателями. Подход к выбору двигателей по роду тока и напряжения различен для электровозов постоянного и переменного тока.
На электровозах постоянного тока питание двигателей вспомогательных машин можно осуществить тремя способами: каждый
двигатель подключить к контактной сети; соединить, например, по два двигателя последовательно; питать двигатели от специального преобразователя, понижающего напряжение.
Каждый из этих способов имеет свои преимущества и недостатки. В первом случае к двигателям подводится наибольшее напряжение, что усложняет и удорожает двигатели, затрудняет их коммутацию и пуск. Во втором случае условия коммутации и пуска более благоприятны, но при выходе из строя одного двигателя или приводимой им машины перестает
работать и другая машина. Применение специального преобразователя напряжения усложняет электровоз, повышает его стоимость, увеличивает потери энергии в преобразователях, но позволяет использовать электродвигатели, выполненные на оптимальное напряжение.
Двигатели вспомогательных машин на электровозах постоянного тока получают напряжение обычно непосредственно от контактной сети; при этом принимают некоторые специальные меры: увеличивают диаметр коллекторов, включают в цепь демпферные и пусковые резисторы.
В качестве привода вспомогательных машин используют электродвигатели последовательного возбуждения, обладающие большой перегрузочной способностью и надежностью. Во время работы электровоза вентиляторы и генераторы управления в отличие от компрессоров действуют непрерывно и их размещают на одном валу с приводным электродвигателем.
На электровозах переменного тока можно выбрать напряжение переменного тока, наиболее благоприятное для электродвигателей вспомогательных машин. Для этого в тяговом трансформаторе,
кроме вторичных обмоток, питающих выпрямительные установки, предусматривают еще одну, к которой подключены потребители вспомогательных цепей электровоза, в том числе двигатели вспомогательных машин.
Вспомогательные машины отечественных электровозов переменного тока приводятся в действие трехфазными короткозамкнутыми асинхронными двигателями. Они наиболее просты по конструкции, дешевы и надежны в эксплуатации.
Для работы асинхронного двигателя нужно иметь трехфазный переменный ток,
в то время как в контактную сеть подводится энергия однофазного переменного тока. Поэтому на электровозе однофазный переменный ток необходимо преобразовать в трехфазный, для чего используют специальную электрическую машину — асинхронный расщепитель фаз (рис. 78).
Так же как и трехфазный асинхронный двигатель, расщепитель фаз состоит из статора и ротора, выполненного в виде «беличьей клетки». В пазы статора укладывают три обмотки (три фазы), соединенные в «звезду». Две фазы а и Ь, расположенные под углом 120°, образуют двигательную обмотку, а фаза с — генераторную. Двигательную обмотку соединяют со вспомогательной обмоткой трансформатора
(однофазная цепь).
Однофазный переменный ток, проходя по двигательной обмотке, образует пульсирующий магнитный поток. Такой поток не может создать начального вращающего момента, и ротор расщепителя фаз остается неподвижным. Для того чтобы он начал вращаться, его нужно предварительно раскрутить.
На э. п. с. применяют два способа пуска расщепителя фаз: асинхронный и с помощью специального разгонного двигателя. На отечественных электровозах используют асинхронный пуск с подключением пускового
резистора. Расщепители фаз вначале запускают на холостой ход без нагрузки. Для этого обмотки а и Ъ подключают к однофазной сети и контактором К соединяют генераторную фазу с одним концом со вспомогательной обмоткой трансформатора через резистор Р. В результате этого магнитные потоки обмоток а, Ь, с оказываются сдвинутыми по фазе. Сдвиг по фазе достаточен для создания вращающего магнитного потока, и ротор расщепителя фаз начинает вращаться. Как только ротор достигнет установленной частоты вращения, специальное
реле отключит пусковой резистор. После этого вращающий момент образуется так же, как в любом трехфазном асинхронном двигателе, если одну его обмотку отключить после достижения установленной частоты вращения. Магнитный поток, создаваемый вращающимся ротором, и пульсирующий магнитный поток, создаваемый двигательной обмоткой, складываясь, вызывают в генераторной обмотке э. д. с. Эта э. д. с. сдвинута примерно на 90° относительно напряжения в двигательной обмотке. В результате создается трехфазная система линейных
напряжений, подаваемых на асинхронные двигатели привода вспомогательных машин.
Расщепитель фаз используют не только как генератор трехфазного тока, но одновременно и как однофазный двигатель. На удлиненный конец его вала насаживают якорь генератора управления.
На некоторых электровозах переменного тока часть вспомогательных машин приводят в движение двигателями постоянного тока. Например, на электровозе ВЛ80 установлено четыре таких двигателя. Два из них (серводвигатели) осуществляют
поворот вала групповых переключателей, два других приводят в действие вспомогательные компрессоры (см. рис. 74). Двигатели вспомогательных компрессоров питаются от аккумуляторной батареи, и их включают в работу, когда на электровозе необходим сжатый воздух, а напряжения в контактной сети нет. Серводвигатели при нормальной работе электровоза получают питание от генератора управления или от специальных выпрямительных установок, питающих цепи управления.
Содержание
|
Гостей: 3
