Основные узлы устройства контактных и аккумуляторных электровозов

локомотивный электровоз подстанция тяговый

Электровоз включает в себя:

- механическое оборудование: в которое входят рама, ходовая часть, рессорное подвешивание, тормозная система, песочная система;

- пневмооборудование: состоит из компрессора с электродвигателем от которого работает пневмопривод тормозов, песочницы, пневмосигнал и токоприемник;

- электрическое оборудование, состоящее из тяговых двигателей, источника питания и пускорегулирующей аппаратуры.

Оборудование контактных и аккумуляторных электровозов принципиально одинаково, за исключением источника питания и подвода энергии.

Механическое оборудование.

Основным элементом, на котором монтируется все оборудование электровоза, является рама, состоящая из боковых и поперечных листов. Рама опирается через рессорную подвеску на буксы колесных пар электровоза. На раме с краю или в центральной части расположена кабина машиниста, а на торцах - буфера и сцепные устройства со штыревой сцепкой или автосцепкой, управляемой машинистом дистанционно из кабины электровоза.

Ходовая часть электровоза включает в себя колесные пары, состоящие из оси с жестко закрепленными на ней колесами, и буксы, в которых вращаются оси колесных пар. На оси колесной пары на подшипниках закреплен корпус редуктора, а двигатель эластично подвешен к раме электровоза.

Рессорная подвеска (рис. 1) смягчает удары при прохождении колес электровоза по стыкам рельсов и стрелочным переводам. На электровозах применяют индивидуальную и балансирную системы рессорного подвешивания. При индивидуальной подвеске рама опирается на каждую буксу через индивидуальную рессору, а при балансирной подвеске рессоры объединены между собою продольными балансирами, что обеспечивает равномерное распределение веса на все колеса электровоза. В качестве рессорной подвески применяют листовые рессоры, спиральные пружины и резинометаллические амортизаторы.

Рис. 1. Рессорная подвеска рамы электровоза К10: 1 - коромысло; 2 - стабилизатор; 3 и 4 - пружина соответственно внутренняя и наружная; 5 - тяга; 6 - амортизатор

Электровозы оборудованы двумя тормозными системами: электрической и механической. Основной рабочей системой является электрическое реостатное торможение. Для экстренного торможения и полной остановки применяют механическую систему (рис. 2). Наибольшее распространение получили механические системы с тормозными колодками, снабженные ручным или пневматическим приводом.

Рис. 2. Тормозная система электровоза К10: 1 - штурвал; 2 - тормозной цилиндр; 3 - передний рычаг; 4 - тормозная стяжка; 5 - задний рычаг

В тяжелых электровозах механическая тормозная система дополнительно включает рельсовый электромагнитный тормоз, представляющий собой электромагнит постоянного тока с башмаками, прижимаемыми при торможении к головке рельсов.

Песочная система предназначена для подсыпки песка под колеса на рельсы для увеличения силы сцепления и устранения буксования колес. Песочная система включает четыре бункера для песка, управляемые через систему тяг от ручного привода или от пневмосистемы.

Пневмосистемой оборудуют электровозы со сцепным весом 100 кН и более: компрессор (давление воздуха в пневмоснстеме 0,45-0,65 МПа.) которой приводится от самостоятельного электродвигателя. С помощью сжатого воздуха из песочниц подается песок на головки рельсов, осуществляется прижатие тормозных колодок в момент торможения, а также подъем и опускание токоприемника и работа пневмосигнала. Пневматическая и электрическая цепи сблокированы с дверями кабины, при открывании которых отключается питание тяговых электродвигателей, и с выдержкой 3-5 с включается пневмопривод тормозной системы.

Электрическое оборудование электровозов включает в себя тяговые двигатели постоянного тока последовательного возбуждения, контроллеры, пусковые реостаты, аппаратуру защиты и освещения. Контактные электровозы оснащены токосъемниками, а аккумуляторные - тяговыми аккумуляторными батареями.

В качестве тяговых двигателей на электровозах применяют электродвигатели постоянного тока с последовательным возбуждением, которые по сравнению с двигателями с параллельным возбуждением обладают такими преимуществами, как обеспечение автоматического регулирования скорости в зависимости от нагрузки, меньшая чувствительность к колебаниям напряжения питающей сети, больший пусковой момент и перегрузочная способность.

Основные параметры тягового двигателя определяются по его электромеханической характеристике. Номинальным режимом работы тяговых двигателей считают часовой режим, при котором допускаемая температура обмоток двигателя достигается через час его работы. Длительному режиму соответствует такой ток, при котором допускаемая температура обмоток двигателя достигается за неограниченно длительное время.

Контроллером осуществляют пуск, регулирование скорости, остановку, реверсирование и электрическое торможение.

Пусковые реостаты состоят из отдельных элементов, изготовленных из сплавов с большим удельным сопротивлением.

Управление тяговыми двигателями электровоза производят по реостатной и безреостатной схемам. Современные электровозы в основном оборудованы безреостатными системами управления с секционированием аккумуляторных батарей, а также с использованием тиристорно-импульсных преобразователей. Секционирование построено на принципе параллельного или последовательного включения равного числа элементов аккумуляторной батареи. Соответствующей комбинацией включения достигается напряжение на двигателях, равное 25, 50 и 100% от номинального. Такая схема управления по сравнению с реостатной позволяет уменьшить потери электроэнергии.

Наиболее экономична схема управления с использованием тиристорно-импульсных преобразователей, которая обеспечивает плавный пуск и регулирование скорости без потерь, повышение надежности электрооборудования за счет устранения контактной коммутационной и пускорегулирующей аппаратуры, повышение пускового тягового усилия, которое ограничивается только предельным значением коэффициента сцепления колес электровоза с рельсами.

Электрические схемы электровозов позволяют в первую половину пуска соединять тяговые двигатели последовательно, а во вторую - параллельно, что обеспечивает экономию энергии, а также две оптимальные скорости движения электровоза.

Для питания тяговых электродвигателей рудничных электровозов применяются тяговые щелочные никель-железные (ТНЖ и ТНЖШ) и никель-кадмиевые (ТНК) шахтные аккумуляторные батареи, расположенные внутри батарейного ящика с внутренним изоляционным покрытием.

Условные обозначения тягового щелочного аккумулятора (112ТНЖШ-550У5): Т - тяговый; НЖ - никель-железный, НК - никель-кадмиевый, Ш - шахтный, П - пластмассовый бак. Для рудничных электровозов тяговые батареи (аккумуляторы) имеют исполнение У и категорию размещения 5 для работы при температуре окружающей среды от минус 20°С до плюс 45°С. Цифры, стоящие перед обозначением типа аккумулятора, указывают на число последовательно соединенных элементов в батарее, а цифры после букв обозначают номинальную (пятичасовую) емкость в ампер-часах. Эта емкость гарантируется заводом-изготовителем при установленном режиме разряда до конечного напряжения 1 В при температуре элемента от 16 до 35°С. Среднеразрядное напряжение одного аккумулятора составляет 1,15 В.