Электромашинные преобразователи

На вагонах с кондиционированием воздуха при автономной системе электроснабжения устанавливают электромашинные преобразователи. Они представляют собой агрегаты, состоящие из смонтированных в одном корпусе асинхронного трехфазного электродвигателя с короткозамкнутым ротором, питающегося от внешней сети напряжением 220/380 В или только 380 В, и генератора постоянного или переменного тока со смешанным возбуждением с напряжением на выходе 135...150 В. Обе машины имеют между собой только механическую связь. Генератор выполняет такую же функцию, как и на вагонах без кондиционирования воздуха, а электродвигатель предназначен для привода генератора при длительных отстоях в парках формирования и оборота, чтобы можно было производить зарядку аккумуляторной батареи и проверять работоспособность всего электрооборудования. Привод генератора при движении вагона осуществляется от средней части оси колесной пары через редуктор, карданный вал и фрикционную муфту сцепления.

t15

t15

t17

На пассажирских вагонах установлены следующие типы электромашинных преобразователей:

2ПВ-001.2 (с синхронным трехфазным генератором переменного тока)  на вагонах постройки отечественных заводов,

DUGG-28B  на вагонах постройки заводов Германии,

K694L/XP44L  на вагонах постройки заводов Венгрии.

В двух последних используются генераторы постоянного тока.

Преобразователь типа DUGG-28B (рисунок 4) представляет собой двухмашинный агрегат, состоящий из электродвигателя трехфазного тока 2 и генератора 3 с переключателем полюсов. Электродвигатель и генератор конструктивно объединены в один узел на общем валу 1. Агрегат закрепляют на раме вагона через резиновые амортизаторы.

Рисунок 4 - Электромашинный преобразователь типа DUGG-28B:
1 - вал; 2 - электродвигатель трехфазного тока; 3 - генератор постоянного тока

АККУМУЛЯТОРНЫЕ БАТАРЕИ

На цельнометаллических пассажирских вагонах применяются аккумуляторные батареи, составленные из кислотных или щелочных аккумуляторов. Наиболее распространены щелочные батареи, так как они изготовлены из менее дефицитных материалов и поэтому дешевле. На вагонах без кондиционирования воздуха с номинальным напряжением электрической сети 52 В монтируют батареи, состоящие из 26 кислотных или 38-40 щелочных аккумуляторов. Для вагонов с установками кондиционирования воздуха с номинальным напряжением сети 112 В применяют батареи из 56 кислотных или 82-86 щелочных аккумуляторов.

Пассажирские вагоны, построенные до 1960г. заводами СССР, оборудовались кислотными и щелочными аккумуляторными батареями. На все строящиеся с 1960г. отечественной промышленностью вагоны устанавливают только щелочные батареи. В вагонах постройки зарубежных заводов применяются кислотные батареи, однако с 1969г. заводы Германии также начали выпускать вагоны и со щелочными батареями.

t18

Одна из важнейших эксплуатационных характеристик аккумуляторной батареи  номинальная емкость С _ном -минимальная емкость при 5-часовом разрядном режиме, т.е. при разряде батареи током, равным 0,2 С _ном, или при разряде током, равным 0,1 С _ном (10-часовой режим). Другой характеристикой аккумуляторной батареи является номинальное напряжение -напряжение полностью заряженной батареи при разряде ее током 5- или 10-часового разрядного режима. Емкость аккумулятора в эксплуатации зависит от температуры окружающей среды (зимой емкость аккумулятора снижается) и плотности используемого электролита.

t19

t20

Аккумуляторная батарея отечественного производства имеет условное обозначение, в котором первые цифры (26, 38, 40, 56, 84) указывают число аккумуляторов в батарее, буквенные символы - электрохимическую схему (НЖ- никель-железная, НК- никель-кадмиевая), область применения (В - вагонная, Т- тяговая, Ц- для цельнометаллических вагонов), конструктивные особенности пластин и сепараторов (П- панцирная, или поверхностного типа, Н- намазная, М- минпластовая сепарация); последние цифры в обозначении определяют номинальную емкость в ампер-часах.

Например, батареи 40ТНЖ-250, 40ВНЖ-350, 26ВПМ-400, 56ВНЦ-400, 84КМ-300. Обозначение щелочной аккумуляторной батареи 40ТНЖ-250 расшифровывается следующим образом: 40- число последовательно соединенных аккумуляторов, Т- тяговая, НЖ- никель-железная, 250- номинальная емкость в ампер-часах при 5-часовом разряде током 50 А. Обозначение аккумуляторной вагонной батареи 84КМ-300 означает следующее: 84- количество аккумуляторов в батарее, соединенных последовательно, К- закрытый никель-кадмиевый призматический аккумулятор, М- средний режим разряда, 300- номинальная емкость в ампер-часах.

Аккумулятор представляет собой металлический корпус,в котором помещены в электролит отрицательные и положительные пластины.

Кислотные аккумуляторные элементы монтируют попарно в деревянных ящиках 5 (рисунок 5) и соединяют между собой последовательно медной шиной 4 со свинцовым покрытием. С торцовой стороны ящика слева расположен зажим положительного полюса 3,справа- зажим отрицательного полюса 8. Шина 6 подключена к плюсовой клемме переднего аккумулятора, шина 7 - к минусовому. Зажимы 9 служат для соединения межаккумуляторных перемычек. Деревянный ящик установлен в металлическом поддоне 1,защищенном от коррозии пластмассовым покрытием. Для переноса аккумуляторов на поддоне предусмотрены две ручки 10, а для защиты зажимов от короткого замыкания - выступ 11. На боковых стенках ящика и поддона имеются амортизаторы 2.

Рисунок 5 - Ящик с кислотными аккумуляторами:
1- металлический поддон; 2- резиновый амортизатор; 3- зажим положительного полюса; 4- медная шина; 5- деревянный ящик; 6, 7- шины, 8- зажим отрицательного полюса; 9- зажимы межаккумуляторных перемычек; 10- ручка; 11- выступ для защиты зажимов от короткого замыкания

Щелочные аккумуляторы также размещают в деревянном ящике 7 (рисунок 6), но по три элемента 5, которые соединяют между собой последовательно шинами 6. На торцовой стенке ящика смонтированы зажимы 2,к которым присоединяют токоведущие металлические прутки 3 от плюсовой и минусовой клемм двух крайних аккумуляторов. На обоих торцах предусмотрены защитные выступы 1, предохраняющие от короткого замыкания, а сбоку установлены резиновые амортизаторы 4.

Рисунок 6 - Схема расположения щелочных аккумуляторов в ящике:
1- защитные выступы; 2- зажимы; 3- токоведущие прутки; 4- резиновые амортизаторы; 5- элементы; 6- шины; 7- деревянный ящик

Батареи поставляются потребителю в виде отдельных аккумуляторов с комплектующими и запасными деталями. Монтаж аккумуляторов в батарею производится с помощью перемычек. Аккумуляторы при монтаже должны быть жестко закреплены во избежание перемещений относительно друг друга, так как при перемещении нарушается изоляция и ломаются перемычки.

Аккумуляторная батарея размещена под вагоном в аккумуляторном боксе (подвагонном ящике аккумуляторных батарей) на выкатных тележках, что позволяет выкатывать батарею на откинутые крышки бокса при ее техническом обслуживании. В верхней зоне бокса размещены три клапана, срабатывающие в случае взрыва внутри бокса при повышенной концентрации водорода. Аккумуляторный бокс снабжен системой вентиляции, вытяжные патрубки которой размещены с лицевой стороны на крышках, а всасывающие- в днище бокса. Бокс подвешивается к раме вагона на восьми болтах. Кроме того, имеется предохранительное крепление по торцам бокса.

Внутри аккумуляторного бокса установлен блок терморезисторов, работающий в системе автоматического режима заряда батареи. В процессе эксплуатации батареи крышки аккумуляторных ящиков должны быть надежно закрыты, чтобы их самостоятельное открытие было невозможно. Защелка вверху крышки (для обеспечения дополнительного запирания) должна легко защелкиваться. Взрывозащитные клапаны, которые находятся над аккумуляторными ящиками, должны горизонтально прилегать. На выкатных тележках оси роликов необходимо хорошо смазать. Показатели кислотных и щелочных аккумуляторов представлены в Таблице 1.

Таблица 1 — Показатели кислотных и щелочных аккумуляторов

Показатель	Кислотный аккумулятор	Щелочной аккумулятор
Электродвижущая сила ЭДС, (Е) В	2,0	1,3
Количество аккумуляторов в батарее, шт	26 / 56	38-40 / 82-86
Зарядное напряжение аккумуляторн. элемента,В	2,08 … 2,5	1,6 … 1,72
Допустимое разрядное напряжение аккумуляторн. элемента, В	1,8	1,0
Напряжение поляризации аккумторн.элемента, В	2,4	2,55
Вредность	Да	Нет
Срок службы, лет	2,5	5 … 6
Емкость батареи, Ач (ампер-часав)		250 … 390
Отдача, %	0,82	0,66

Электролит для кислотных аккумуляторов приготовляют из высококачественной аккумуляторной серной кислоты и дистиллированной воды. В щелочных аккумуляторах в качестве электролита применяют водный раствор гидрата оксида калия (едкое кали) с добавкой моногидрата лития и сернистого натрия.

В эксплуатации аккумуляторные батареи при должном обслуживании и правильном использовании бесперебойно работают в течение нескольких лет. Однако возникают неисправности, укорачивающие срок службы аккумуляторов:

1) Сульфатация (процесс образования на пластинах сернокислого свинца) происходит в результате систематических недозарядов и глубоких разрядов. При сульфатации отрицательные пластины покрываются белым налетом, а положительные приобретают светло-красный или светло-желтый оттенок. При чрезмерном разряде разрушаются все пластины батареи. Активная масса пластин в результате сульфатации увеличивается, разбухает, начинает отделяться и выпадать в осадок. Пластины коробятся и становятся непригодными для эксплуатации.

2) Вредно влияет на аккумуляторную батарею и перезаряд. Если, например, нормально заряженную батарею продолжать заряжать дальше, то выделяющийся при заряде газ способствует отделению от пластин активной массы, в результате чего емкость аккумулятора уменьшается. Из-за усиленного выделения газов возможен взрыв аккумуляторной батареи от возникающей искры в ослабших соединениях, что может вызвать тяжелые последствия.

3) Загрязнение электролита различными примесями, применение недистиллированной воды или недоброкачественной серной кислоты вредно отражаются на работе батареи и приводят к преждевременному выходу ее из строя. Попавшие в электролит металлические частицы или отставшая активная масса при оседании на дно сосуда могут вызвать короткое замыкание в аккумуляторной батарее.

Основное условие обеспечения сохранности щелочных батарей при эксплуатации- поддерживать нормальный уровень электролита над пластинами элементов. В противном случае на отрицательных пластинах при взаимодействии с кислородом воздуха образуются окислы железа, и вся батарея может выйти из строя.

На передней панели распределительного шкафа установлены вольтметр и амперметр с нулевой точкой посередине. Вольтметр имеет переключатель измерения напряжения генератора и аккумуляторной батареи. Отклонение стрелки амперметра влево свидетельствует о наличии тока разрядки, вправо- тока зарядки. При проверке работы электрооборудования перед отправлением в рейс проводник вагона проверяет по вольтметру на распределительном щите (переключатель вольтметра установлен в положение «Батарея») величину электродвижущей силы, а по сигнализации замыкания на корпус вагона — состояние изоляции электрооборудования вагона. Затем включают мощные потребители (вентиляции, освещение вагона) и через 10минут измеряют напряжение аккумуляторной батареи под нагрузкой. Если АБ заряжена полностью и исправна, ее напряжение при включении нагрузки изменится незначительно. Если она сильно разряжена и имеет неисправные аккумуляторы, то при включении нагрузки резко снизится. В пути следования проводник вагона следит за режимами заряда и разряда АБ по показаниям вольтметра. Если стрелка остается в положении 0, об этом следует информировать начальника поезда для предотвращения сильной разрядки батареи.

t26

 

В пути следования напряжение генератора и ток заряда батареи должны быть в пределах, указанных в таблице 2.

Таблица 2 — Напряжение и ток заряда батареи

* Дополнительная обмотка включена «звездой». ** Для этих генераторов режим зарядки батареи  средний. *** Эти типы генераторов используются в вагонах с кондиционированием воздуха постройки Германии и ТВЗ.