<- Предыдущая часть (Устройство электровозов переменного тока — начало)

Как работает электровоз переменного тока

Итак, после всех регулировок, ток поступает на выпрямительные установки, после которых он становится пульсирующим, далее проходит еще дополнительное сглаживание пульсаций в сглаживающих реакторах, а из них уже непосредственно, став практически постоянным, на коллектор тягового электродвигателя, реверсоры переключили направления тока в обмотках возбуждения для движения в нужную нам сторону, но ехать еще мы не сможем и вот почему.

Выпрямительные установки, ТЭД, сглаживающие реакторы необходимо охлаждать большим количеством воздуха, иначе очень быстрый перегрев неизбежен, со всеми вытекающими последствиями, ведь величины тока нешуточные.  Ранее я писал, что есть еще очень важная часть в оборудовании электровоза – вспомогательные машины. Что это такое?

Вспомогательные машины

Это вентиляторы охлаждения, компрессоры, маслонасос. А приводом этих машин являются асинхронные трехфазные электродвигатели переменного тока, напряжением 380 вольт. 

Кажется, все просто, электровоз ведь переменного тока, запустил их и поехал. Вроде бы так, но немного не так. Все вспомогательные машины питаются трехфазным током, а от обмотки собственных нужд тягового трасформатора поступает ток однофазный. Вот здесь и кроется этот секрет – ток однофазный, ведь контактный провод один и ток по нему соответственно протекает с одной фазой, а электродвигатели вспоммашин (профессиональный термин) питаются током трехфазным. Эта проблема решается просто: на электровозах устанавливается расщепитель фаз (фазорасщепитель). 

Фазорасщепитель

Фазорасщепитель представляет из себя практически тот же асинхронный электродвигатель с трехфазной обмоткой статора и короткозамкнутым ротором, но в нем имеется генераторная обмотка.

При подключении фазорасщепитель работает на холостом ходу как однофазный асинхронный двигатель. Вращающееся магнитное поле, образованное двигательной обмоткой и ротором, пересекает витки генераторной обмотки, наводя тем самым в ней ЭДС, следовательно, создавая трехфазный ток, который питает двигатели вспоммашин. На более современных электровозах постоянно работающих и гудящих фазорасщепителей уже не устанавливается, схема пуска вспомогательных машин работает от пусковых конденсаторах.

Питание цепей управления

Ну вот запустили вентиляторы, они охлаждают все как надо, компрессор качает воздух в главные резервуары, но кое-что, небольшое, но очень важное мы не отметили. А именно – цепи управления и как они питаются, как постоянно заряжается постоянным током аккумуляторная батарея, расположенная под кузовом.

Как было сказано выше, цепи управления питаются постоянным током, напряжением 50 Вольт, а откуда постоянный ток берется? Есть несколько конструктивных решений.

Первое – генератор управления. Эти генераторы установлены на валах фазорасщепителей, такая схема применяется на пассажирских электровозах ВЛ60, уже достаточно устаревших.

На более поздних, находящихся еще в активной эксплуатации электровозах ВЛ80Т(С), для питания цепей управления стабилизированным напряжением применяется трансформатор, регулируемый подмагничиванием шунтов (ТРПШ), соединенный с аккумуляторной батареей и обмоткой собственных нужд.

Состоит он из трех сердечников: средний сердечник – основной магнитопровод, а два крайних сердечника – магнитные шунты. Обмотки управления расположены на магнитных шунтах и питаются постоянным током, соединены они между собой последовательно. При подаче переменного тока на первичную обмотку создается переменный магнитный поток, равномерно распределяясь между основным магнитопроводом и магнитными шунтами. При этом во вторичной обмотке индуцируется минимальное напряжение.  Когда магнитные шунты полностью насыщаются, то напряжение на вторичной обмотке становится максимальным, из этого следует, что с увеличением тока управления, напряжение во вторичной обмотке возрастает.

После ТРПШ постоянный ток пройдет еще дроссель, для окончательного сглаживания пульсаций и уже после этого, в цепи управления. Еще один дроссель сглаживает пульсации тока в цепи зарядки аккумуляторной батареи, а ведь постоянным током питаются и сервомотор ЭКГ, и электродвигатель системы обогрева лобовых стекол кабины и калорифера, и электродвигатель вспомогательного компрессора («малыша»).  

Повторюсь, про современные электровозы (мы их еще коснемся), на них устанавливаются шкафы питания, в которых применяются обыкновенные полупроводниковые выпрямители, дающие постоянный ток для цепей управления. Необходимо отметить, что при опущенном токоприемнике или при отсутствии питания цепей управления эту функцию полностью берет на себя аккумуляторная батарея, поэтому она должна постоянно заряжаться, что тщательно контролируется. Питание цепей управления от АКБ при опущенном токоприемнике или потере питания от контактной сети (нейтральная вставка, например) переключается электрическим контактором, именуемым «К». 

Движение электровоза

Все машины и аппараты включаются дистанционно кнопочными выключателями, расположенными на пульте машиниста и помощника. Кнопочные выключатели блокируются специальными ключами (КУ), если все тумблеры выключены, то машинист проворачивает эти ключи, вынимает их из гнезда и кладет себе, например, в карман, делается это для того, что когда необходимо войти в высоковольтную камеру (ВВК) или перейти из кабины в кабину, выключатель должен быть заблокирован, чем исключается доступ кого-бы то ни было к кнопкам управления.  

Ну вот, все вспомогательные машины включены, включена автоматическая локомотивная сигнализация непрерывного действия (АЛСН) или комплексное локомотивное устройство безопасности (КЛУБ-У), сразу отмечу, что АЛСН или КЛУБ-У включаются поворотом ключа на панели электропневматического клапана ЭПК150, блокировки которого находятся в цепи включения линейных контакторов, так что, не включив приборы безопасности никто никуда с места не сдвинется, просто не соберется схема тяги. Машинист ставит главную рукоятку контроллера в положение ФП (фиксация пуска) – линейные контакторы подключают ТЭД к силовой цепи, затем кратковременно переводит рукоятку в положение РП (ручной пуск) и возвращает ее в положение ФП – ЭКГ набирает первую позицию, и мы поехали, наконец-то! 

Далее при увеличении скорости позиции контроллера могут набираться как в ручном, так и в автоматическом режиме (АП). Набрав нужное число позиций, машинист переводит рукоятку в положение ФВ (фиксация выключения) и затем сбрасывает позиции либо в ручном режиме, переводя рукоятку в положение РВ (ручное выключение), или АВ (автоматическое выключение), и так до нуля. Можно с ходовых позиций сразу поставить рукоятку в ноль, но тогда произойдет резкий толчок состава, поэтому это надо делать постепенно, кроме непредвиденных обстоятельств. Но ЭКГ все равно скрутит позиции до нуля. 

Аппараты защиты

В пути следования работу силовых цепей и цепей управления нашего электровоза контролируют аппараты защиты: от коротких замыканий (пробоя изоляции) реле заземления (РЗ), перенапряжениий реле защиты от боксования колесных пар (РБ), тепловые реле (ТРТ) работающие в цепях вспомогательных машин, дифференциальное реле, установленное в цепи выпрямительных установок.

Реле, работающие в силовых цепях при ненормальных режимах работы, сразу же дадут сигнал на главный выключатель, который немедленно отключит электровоз от силовой цепи, загорится сигнальная лампа на расшифровочном табло. Реле в цепях управления дадут сигнал на сигнальные лампы на пульте машиниста или на расшифровочное табло, ГВ не отключит электровоз от контактной сети. 

Предотвращение боксования

Боксование — проскальзывание колесных пар локомотива при трогании с места. Грозит ползунами и порчей рельсов.

Противоразгрузочное устройство

При трогании с места на электровозах вступает в работу еще одно интересное устройство – противоразгрузочное (ПРУ). Это небольшой пневматический цилиндр с внутренней пружиной самовозврата, который, при поступлении в него воздуха, выдвигает своим штоком небольшой рычаг, с закрепленным на нем роликом, чем обеспечивается давление на верхнюю часть рамы тележки, как бы сильнее придавливая ее, предотвращая боксование первой колесной пары. ПРУ устанавливаются на рамах тележек только над передними колесно-моторными блоками (КМБ) и задними в секции. 

Система подачи песка

Для защиты от боксования на всех электровозах установлена песочная система. Включающая в себя бункеры с песком, трубопроводы, форсунки, управляемые электромагнитными вентилями и песочные трубы с резиновыми наконечниками, направленными строго под круг катания колесной пары. Система работает от сжатого воздуха. Управляется она с пульта машиниста кнопками, педалью под ногой, на старых машинах устанавливался еще и пневматический вентиль под рукой машиниста.

Можно подавать песок под все колесные пары, можно только под переднюю, ведь, как известно, именно передняя колесная пара больше всего подвержена боксованию, особенно при трогании с места. Подача песка может осуществляться и в автоматическом режиме, работая совместно с реле защиты от боксования (РБ).

Система электрического (динамического) торможения

А если у нас впереди длинный, затяжной спуск, а у нас тяжелый грузовой поезд и постоянные торможения автотормозами на этом спуске грозит истощением тормозной магистрали, или состав пассажирский и необходимо обеспечить максимальный комфорт для пассажиров? Конечно, на электровозах (всех систем тока) устанавливается система электрического торможения. Работает она просто, помните в самом начале статьи я упомянул о генераторах? Так вот, тяговый электродвигатель превращается в генератор путем отключения тока от обмотки якоря и все.

Не будем долго рассуждать о электродвижущей силе (ЭДС), просто в генераторном режиме, эта самая ЭДС будет наводится в обмотках якоря, но направлена она против направления его вращения (ее еще называют противо-ЭДС), тем самым очень сильно мешая его свободному вращению в магнитном поле обмотки возбуждения, препятствуя движения состава. Сила эта очень большая, можно держать тяжелый грузовой состав с определенной скоростью на спуске, не истощая тормозную магистраль, а в пассажирском поезде обеспечивать комфортные условия для пассажиров (без возможных рывков и оттяжек) при торможении и отпуске с применением автотормозов. Вот так и тормозит электровоз всеми своими ТЭД. Как это достигается?

Управление электрическим торможением

Машинист приводит реостат в работу рукояткой на контроллере, при этом, тормозные переключатели отключают ток от якоря. Эти переключатели кулачковые и имеют два контактора, также они участвуют и в реверсировании ТЭД, вал приводится в движение электропневматическим приводом. Таким образом все ТЭД переведены в генераторный режим. Но это не все. Для того чтобы возникла противо-ЭДС к якорю ТЭД необходимо подключить нагрузку. Этой нагрузкой являются балластные резисторы, в режиме реостатного торможения они очень сильно нагреваются и их надо хорошо охлаждать, тут вступает в работу устройство переключения воздуха (УПВ). Это заслонки, расположенные в каналах охлаждения воздухом ТЭД и выпрямительных установок. Так вот, эти заслонки с помощью пневматического привода переводятся в верхнее положение и уже весь поток воздуха будет направлен на балластные сопротивления.

Еще подключается и выпрямительная установка возбуждения, которая питает обмотки возбуждения ТЭД в режиме реостатного торможения. Тормозная сила (величина магнитного потока обмотки возбуждения) регулируется задатчиком тормозной силы и реостатной рукояткой контроллера в режиме торможения. Все выше описанные операции происходят при постановке этой рукоятки в положение П (подготовка) и ПТ (предварительное торможение).

Ни в коем случае при следовании в режиме электрического торможения не должны наполняться тормозные цилиндры электровоза, чтобы не вышли тормозные колодки. Это не допускается соответствующими блокировками в цепи сбора реостата. Но возможно применение совместно автоматических тормозов состава. На пульте и расшифровочном табло при сборке схемы реостата загораются соответствующие сигнальные лампы. Если схема разбирается по какой-то причине (например, мокрые рельсы) то в кабине зазвучит еще и звуковой сигнал.

На пульте машиниста расположен прибор указатель скорости, по нему машинист и задает необходимую скорость, которую необходимо держать. При прекращении реостатного торможения вся схема и устройства возвращаются в прежний режим тяги.

Рекуперативный режим торможения

Но существует еще один режим электрического торможения – рекуперативный (рекуперация).

Это когда вся электроэнергия, вырабатываемая ТЭД в генераторном режиме, возвращается в контактную сеть. Для электровозов постоянного тока это было проще простого, ток вырабатывается постоянный, он и возвращается в контактную сеть постоянного тока. А вот переменники так не могли, как вернуть постоянный ток в контактную сеть с током переменным. Но с появлением таких полупроводников —  тиристоров (управляемых диодов или вентилей) рекуперация стала возможна и на переменниках. Дело в том, что тиристоры могут не только выпрямлять переменный ток, но плавно регулировать напряжение и преобразовывать постоянный ток в переменный – инвертировать.  Тиристоры устанавливаются в выпрямительно-инверторные преобразователи, которые позволили произвести существенный прорыв в электровозах переменного тока. 

Устройство современных электровозов

В общем, подведу небольшой итог, то, что мы здесь рассмотрели уже устарело, но электровозы переменного тока с этой схемой еще активно работают и будут работать еще долгое время на наших железных дорогах (ВЛ60; ВЛ80Т,С). Но на данный момент времени их производство уже остановлено. Все современные электровозы переменного тока (ЭП1; ЭП1М; ЭП1П; 2ЭС5К; 3ЭС5К) выпускаются с тиристорным регулированием напряжения на ТЭД и рекуперативным торможением. 

Нужно отметить, что идея эта не нова и у этих машин были более ранние предшественники – ВЛ80Р; ВЛ85 и пассажирский ВЛ65. На них устанавливаются выпрямительно-инверторные преобразователи (ВИП). 

Как работает современный электровоз?

На этих электровозах тяговый трансформатор естественно остался на своем месте, устанавливаются ТЭД также постоянного тока, в принципе все устройства остались, но только кроме громоздкого ЭКГ 8Ж, выпрямительных установок, установок переключения воздуха, исчезли и фазорасщепители, их функцию теперь выполняют пусковые конденсаторы, питание цепей управления, зарядка АБ осуществляется  постоянным током, напряжением 50 вольт, который выдает полупроводниковый преобразователь, расположенный в шкафу питания. 

Линейные контакторы, подключающие ТЭД к силовой цепи заменены на небольшие быстродействующие выключатели (БВ), имеющие включающую и удерживающие катушки. Но теперь место выпрямительных установок и ЭКГ заняли выпрямительно-инверторные преобразователи, как правило по два на секцию, в которых установлены тиристоры.

• Тиристоры
• Выпрямительно-инверторные преобразователи

Вкратце, что такое тиристор?

Тиристор – это полупроводниковый прибор, имеющий четырехслойную структуру p-n-p-n с тремя p-n переходами. Подавая на анод положительные, а на катод отрицательные потенциалы через тиристор будет протекать небольшой ток, если напряжение анод-катод увеличить до напряжения пробоя перехода (напряжение включения), то тиристор открывается, и ток, проходящий через него резко возрастет. Напряжение на тиристоре уменьшается и далее тиристор работает как диод. Тиристор можно открыть и при меньшем напряжении включения, для этого на электрод подается ток управления от вспомогательного источника питания. Ток управления плюс ток анода и если эта сумма превышает ток включения, то тиристор открывается. 

Чем больше ток управления, тем при меньшем напряжении включения открывается тиристор. Таким образом можно помимо выпрямления тока еще и менять величину напряжения. Также тиристор может постоянный ток преобразовывать в переменный – инвертировать. 

Регулировка напряжения тяговых электродвигателей

Регулировка напряжения ТЭД также производится на стороне низшего напряжения тягового трансформатора. Выпрямительно-инверторные преобразователи подключены к вторичной обмотке трансформатора. Часть вторичной обмотки отделена для собственных нужд и отопления пассажирских поездов, напряжением 3000 вольт (только на пассажирских электровозах). Управление ВИП осуществляется через блок управления ВИП (БУВИП). Имеется четыре зоны регулирования напряжения. Теперь машинисту достаточно плавно переводить штурвал контроллера из одной зоны в следующую, вплоть до четвертой, увеличивая угол открытия тиристоров и также обратно. Таким образом производится плавное регулирование напряжения. 

Для охлаждения ВИП и ТЭД на электровозах устанавливается три мотор-вентилятора с асинхронными электродвигателями переменного тока, напряжением 380 вольт, питание вспомогательных машин осуществляется также от обмотки собственных нужд. Четвертый вентилятор включается при рекуперативном торможении, охлаждая блок балластных резисторов. В режиме рекуперативного торможения для питания обмоток возбуждения ТЭД подключается выпрямительная установка возбуждения (ВУВ).

Контроллер машиниста

Контроллер машиниста представляет из себя главный вал, управляемый небольшим штурвалом, имеющим положения:

• 0;
• БВ – быстрое выключение;
• П – подготовка;
• НР – начало регулирования и четыре зоны регулирования.

Рядом установлен реверсивный вал, имеющий положения:

• назад;
• вперед;
• ослабление поля – ОП1;2 и 3;
• Р – рекуперация.

На нем установлен задатчик скорости с рукояткой. Задатчиком скорости задается необходимая скорость следования (электровоз поддерживает ее автоматически в соответствии с профилем пути), на пульте управления установлен указатель скорости или на экране МСУД (микропроцессорная система управления), также скорость при рекуперативном торможении.

В обычном тяговом режиме машинист регулирует напряжения перемещая штурвал контроллера в одну из четырех зон. Для перехода в режим рекуперации штурвал устанавливается на ноль, реверсивная рукоятка ставится в положение «Р» (рекуперация), далее задатчиком скорости устанавливается необходимая скорость, затем машинист переводит штурвал в конец первой зоны, таким образом регулируется тормозная сила. 

На электровозах ЭП1М и «Ермаках» контроллер представляет из себя небольшую рукоятку, при переводе ее вперед собирается схема тяги (также четыре зоны), при переводе назад собирается схема рекуперации. Реверсивная рукоятка совсем небольшая, переносная и размещена рядом с главной. Все положения контроллера подсвечиваются. На электровозах ЭП1 всех модификаций и 2ЭС5К «Ермак», установлена микропроцессорная система управления (МСУД), режим рекуперации может включатся и нажатием кнопки «рекуперация» на пульте, при этом срабатывает речевой информатор. Таким же образом происходит и возврат в режим тяги. 

Вся необходимая информация высвечивается на экране МСУД (ток и напряжение на ТЭД). На пульте установлены и аналоговые приборы – манометры давления воздуха в главных резервуарах, уравнительном резервуаре, тормозной магистрали и тормозных цилиндрах. Также установлен киловольтметр напряжения в контактной сети.

На пассажирских электровозах (ЭП1; 1М; 1П) установлена система автоматического ведения поезда УСАВП. На пульте расположены сигнальные лампочки работы электропневматического торможения (ЭПТ) и сигнальные светодиоды работы всех систем. Вот так, очень коротко, я постарался описать устройство и работу электровозов переменного тока. Но есть еще электровозы двойного питания (оба рода тока), активно внедряется асинхронный привод. 

Продолжение следует…

Другие части:

Просмотров: 23 951

Похожее

Устройство электровоза (Часть 1) | Движение24

А вообще, зададимся вопросом, что такое электровоз? Тепловоз мы с вами в предыдущих моих статьях немножко изучили, теперь пришло время познакомиться с электровозом, этим славным представителем семьи локомотивов.

Что такое электровоз и как он работает

Электровоз – очень мощная машина и эту мощность можно повышать существенно, чего не скажешь про тепловоз. Практически все железные дороги нашей страны уже электрифицированы, поэтому электровоз является главным в семье локомотивов. Итак, электровоз — это локомотив, который работает, используя электрический ток, получая его от контактной сети, через контактный провод, поэтому требует для своей работы большой инфраструктуры: контактная сеть, тяговые подстанции и т.д., но он хорошо выигрывает в мощности, скорости и является более экономичным в своей эксплуатации. На наших железных дорогах применяется для питания электровозов две системы тока: постоянный и переменный. Напряжение в контактной сети постоянного тока составляет — 3000 Вольт, а в контактной сети переменного тока – 25000 Вольт.

Исходя из этого на железных дорогах эксплуатируются электровозы двух родов тока: постоянного и переменного, есть и представители, совмещающие в своей конструкции обе системы, так называемые, электровозы двойного питания, про них я ниже расскажу. Давайте рассмотрим, что общего в конструкциях электровозов.

Тяговые электродвигатели

Немного освежим в памяти основы электротехники. Если в магнитное поле мы поместим какой-нибудь проводник (рамку) и начнем ее вращать, то в этой самой рамке будет возникать электрический ток, таким образом мы получаем генератор. А если по этой рамке пропустить ток, то получится электродвигатель. Из законов физики известно, что вокруг проводника с током создается магнитное поле – теперь эти оба магнитных потока складываются и вращают рамку с током. В этом и заключается принцип работы всех электродвигателей.

Более подробно это выглядит так: все тяговые электродвигатели (ТЭД) электровозов сложные электрические машины, постоянными магнитами наша промышленность просто не сможет снабдить все электромашины, поэтому магнитный поток, необходимый для вращения якоря, создается в проводниках, путем пропуска по ним электрического тока, это называется – обмотка возбуждения и располагается она в остове электродвигателя по всей его окружности. Эта обмотка включает в себя главные полюса, добавочные полюса и компенсационную обмотку. Якорь тягового электродвигателя состоит из сердечника, коллектора и обмотки, которая укладывается в пазы сердечника. Величина тока в обмотке возбуждения и в обмотке якоря регулируется, соответственно обороты якоря и мощность электродвигателя.

• Щёточно-коллекторный аппарат ТЭД
• 

Существует режим реостатного и рекуперативного торможения, то есть, ток от якоря тягового электродвигателя (ТЭД) отключается и якорь вращается в магнитном поле обмотки возбуждения, а это уже генератор. В генераторах возникает сила, называемая противо ЭДС, эта сила всегда направлена против вращения якоря, и она довольно большая. Поэтому в режиме реостатного или рекуперативного торможения электровоз тормозит всеми своими ТЭД, без применения автоматических тормозов, что очень эффективно на затяжных спусках и обеспечивает плавность ведения грузовых и пассажирских поездов. Вот на эти ТЭД и работают все системы электровоза.

Практически на всех электровозах обоих систем тока применяются тяговые электродвигатели постоянного тока. Это коллекторные двигатели со щеточным аппаратом, по которому подается ток на якорь двигателя. Велись активные разработки по применению на электровозах асинхронных тяговых электродвигателей переменного тока, что значительно удешевит стоимость локомотива и уменьшит его вес, но возникали трудности с системами управления этими двигателями. В настоящее время эта проблема решена и уже эксплуатируется парк электровозов с асинхронными ТЭД.

Тележки

Итак, общее в электровозах – тяговые электродвигатели постоянного тока, которые устанавливаются в тележках. Тележка представляет собой рамную конструкцию, на раме которой и крепятся ТЭД. Существует два вида подвески ТЭД: опорно-осевая и опорно-рамная.

Опорно-осевая подвеска ТЭД

В первом случае ось колесной пары закрепляется в пазах двигателя и закрывается крышками, в которых находится смазочный материал: косы из специального материала, смазывающиеся маслом (польстер). Вся эта конструкция называется – моторно-осевой подшипник. На концах оси колесной пары (с одной или с обоих сторон) напрессованы тяговые шестерни, которые входят в зацепление с шестернями, расположенными на якоре электродвигателя. Этот тяговый редуктор закрывается кожухом. Другой конец тягового электродвигателя закрепляется за балку на раме тележки.

Опорно-рамная подвеска ТЭД

Во втором случае, ТЭД крепится к раме тележки, а ось колесной пары с напрессованной на ней тяговой шестерней закреплена с шестерней ТЭД в специальном редукторе, эта схема не требует установки моторно-осевых подшипников и постоянного контроля за уровнем смазки в них.

Как передается тяговое усилие от колесных пар к автосцепкам?

На концах осей колесных пар расположены буксовые узлы. На всех современных электровозах применяются бесчелюстные (поводковые) буксы. Ведь вращающий момент и тяговое усилие от ТЭД и соответственно колесной пары необходимо передать на раму электровоза, а через нее на весь состав. Поэтому тележки имеют, так называемые, приливы, именно к этим приливам через резинометаллические поводки и закреплены буксы. Сами тележки установлены на шкворнях на раме кузова и могут свободно перемещаться в соответствии с профилем пути. Таким образом все необходимые тяговые усилия передаются на раму кузова, на ней с обоих сторон установлены автоматические сцепки, которые соединяются с автосцепками вагонов и вперед, поехали!

На тележках устанавливаются гидравлические гасители колебаний, пружины и рессоры. Тележки могут быть трехосными, двухосными и даже четырехосными, но в настоящее время все отечественные электровозы имеют двухосные тележки и в зависимости от конструкции, электровоз может опираться на две или три двухосные тележки (ВЛ85 ,ВЛ65, ЭП1).

Оборудование электровоза

Электровозы обоих систем имеют, как правило, унифицированный кузов, в котором размещено все оборудование. Пассажирские электровозы имеют свои особенности по конструкции кузова.

Токоприемник

На крышах электровозов располагаются токоприемники – это трубчатая конструкция, на самом верху которой закрепляется, через каретку, полоз токоприемника, в полозе устанавливаются угольные или угольно-керамические вставки, которые и скользят по контактному проводу, передавая ток на токоприемник и далее на силовые цепи.

Могут применятся и другие материалы, вместо угольных вставок. На токоприемниках электровозов постоянного тока устанавливается, как правило, два полоза, для улучшения токосъема. Токоприемник поднимается при подаче воздуха из цепей управления в пневматический цилиндр, преодолевая усилие возвратных пружин. При опускании токоприемника воздух из цилиндра выходит в атмосферу и возвратные пружины опускают токоприемник на крышу. Неисправный токоприемник может быть отключен от силовой цепи ручным разъединителем.

Вспомогательные машины

Надо отметить, что воздух для любого электровоза – это очень важный элемент в его работе. Без воздуха не поднимешь токоприемник, не подключишь силовые контакты и т.д. На всех электровозах существуют вспомогательные компрессоры, которые могут накачать давление в цепях управления до величины, необходимой для поднятия токоприемника.

Электровозы обоих систем тока имеют электрические мотор-вентиляторы для охлаждения ТЭД и других устройств, мотор-компрессоры для накачивания воздуха в главные резервуары локомотива, а оттуда во все системы электровоза и автоматические тормоза поезда.

Все электровозы управляются через контроллеры (разных конструкций) из кабины машиниста и оснащены всем необходимым оборудованием для ведения поезда (прожекторы, краны машиниста-усл. №395 и усл. №254, КВ и УКВ радиостанции, буферные фонари, санузлы и т.д.). На крышах электровозов, помимо упомянутых выше токоприемников, располагаются жалюзи вентиляторов, антенны, изоляторы, шунты, токопроводящие шины и другое оборудование. На пассажирских электровозах установлены системы отопления пассажирских вагонов (3000 В).

Какие бывают электровозы

Грузовые электровозы работают обычно в двухсекционном или трехсекционном исполнении, могут соединяться и два двухсекционных электровоза. Все межсекционные соединения производятся кабелями (жоксами), электровозы управляются с одного пульта, это называется – по системе многих единиц.

В настоящее время строятся электровозы в трехсекционном и четырехсекционном исполнении, с возможностью прохода во все секции при движении, промежуточные секции уже не имеют кабин управления и называются – бустерными. Вот в целом и сходства электровозов двух систем тока. А различия рассмотрим в следующих статьях: электровозы постоянного тока, переменного тока, двойного питания.

Просмотров: 4 031

Похожее

Подготовка к работе и управление электровозом

Перед запуском электровоза следует убедиться в том, что на всех секциях электровоза:

— рубильники «Батарея» SA10 находятся во включенном положении. Не включенные рубильники включить, если известна причина их выключения;

— приборы питания и управления (ППУ) А4 находятся в рабочем состоянии (см. раздел 4.8). Не включенные исправные ППУ включить, если известна причина их выключения;

— выключатели автоматические и тумблера на панели ШНА №4 находятся во включенном положениях (см. рис. 82), кроме тумблеров «Обогрев картера компр.» и «Освещения шкафов»;

— источники электропитания ИП-ЛЭ (три) включены. Не включенные исправные ИП-ЛЭ включить, если известна причина отключения;

— крышевые разъединители QS1 находятся во включенном положении. Не включенные разъединители включить, если известна причина их отключения;

— переключатели Q1 находятся в выключенном положении, замыкающим розетки ввода под низким напряжением на землю;

— сетчатые шторы и двери высоковольтных камер закрыты и заблокированы разъединителем QS2;

— люки крыш закрыты;

— ручки разобщительных кранов установлены в рабочее положение в соответствии со схемой принципиальной пневматической.

В секции из кабины, которой будет осуществляться управление электровозом:

— вставить и провернуть ключ устройства блокировки тормозов АБТ;

вставить и провернуть ключ в переключателе «Управление» на ПУ-Эл;

— включить быстродействующие выключатели и запустить компрессоры и мотор-вентиляторы;

— включить радиостанцию;

— включить КЛУБ-У, САУТ-ЦМ/485 и ТСКБМ.

После установки переключателя «Управление» во включенное положение убедится о готовности МСУЛ к работе. На экране БИ-МСУЛ должно появиться столько столбцов, сколько секций сцеплено в электровоз, а на мониторе не должно появиться сообщение о неготовности МСУЛ к работе.

Если в пневматической цепи управления давление сжатого воздуха не ниже 0,4 МПа, то поднять токоприемники нажатием нужных кнопок «Токоприемники» (см. также раздел 3.4). Опробовать тормоза и подачу песка. Втавить ключ в переключатель «Реверсор» и провернуть его в нужную сторону. В ночное время необходимо включить прожектор и буферные фонари в соответствии с требованиями Инструкции по сигнализации.

В зимний период при минусовой температуре перед запуском компрессоров установить тумблер «Обогрев картера компр.» каждой секции в положение «ВКЛ», при этом загорится красным цветом светодиод. Запуск компрессора можно осуществить только в положении тумблера «Обогрев картера компр.» в положении «ВЫКЛ». Включить обогрев кранов нажатием кнопки «Обогрев кранов» на ПУ-Эл. Включить отопление кабины.

В случае отсутствия на электровозе запаса сжатого воздуха подъем токоприемника осуществляется от вспомогательных компрессоров. Для этого после нажатия кнопки (кнопок) «Токоприемники» нажать и удерживать кнопку «ВСПОМОГАТ. КОМПРЕССОР» на ПУ-Эл до тех пор, пока токоприемник не поднимется. После подъема токоприемника сразу же запускают компрессоры. Для предотвращения опускания токоприемника следует кнопку «ВСПОМОГАТ. КОМПРЕССОР» отпустить тогда, когда давление сжатого воздуха в главных резервуарах достигнет 0,4…0,5 МПа.

Отпустить ручные тормоза и убрать башмаки из-под колесных пар.

Управление электровозом

Управление электровозом (кроме маневровой работы) осуществляется при включенных исправных КЛУБ-У, САУТ-ЦМ/485 и ТСКБМ. Порядок включения и управление электровозом под контролем КЛУБ-У описан в разделе 6.1, САУТ-ЦМ/485К – в разделе 6.2, ТСКБМ – в разделе 6.3.

Управление в режиме тяги. Переключатель «РЕЖИМ» устанавливают в положение «ТЯГА». Разгон электровоза осуществляют набором позиций джойстиком «ТЯГА», устанавливая его либо в положение «+А» (автоматический набор) либо в положение «+1» (ручной набор). Для набора последующей позиции при ручном наборе джойстик следует устанавливать в центральное положение. Начало движения производится на последовательном соединении тяговых электродвигателей (1…20 позиции), разгон и дальнейшее движение – на последовательно-параллельном (21…35 позиции) и параллельном соединениях тяговых двигателей (36…50 позиции).

Прежде чем перейти на автоматический набор следует произвести ручной набор трех (или более) позиций.

Параметры процессов отображаются на блоке БИ-МСУЛ. Срабатывание электрических аппаратов электровоза и элементов защиты отображается на мониторе МСУЛ, а наиболее ответственная информация дублируется голосовым сообщением через динамик САУТ. На ходовых позициях (20, 35, 50) возможно применение режима ослабления возбуждения (ослабление поля).

Информация о выводимых на БИ-МСУЛ и монитор сообщениях, а также перечень используемых речевых сообщений приведены в «МСУЛ-А. Руководство по эксплуатации 04Б.00.00.00 РЭ».

При каждой установке джойстика в положение «-1» происходит переход на одну позицию вниз. При каждой установки джойстика в положение «-А» производится перевод схемы на одно соединений тяговых электродвигателей ниже (с «П» на «СП», с «СП» на «С», с «С» на «Выбег»).

После нажатия кнопки «Выбег» по истечении времени ~1 с производится разбор схемы тягового режима.

Управление электровозом при маневровой работе производится через ПУ-МСУЛ.

Управление в режиме электрического торможения. Переключатель «Режим» устанавливают в одно из положений торможения («П» или «СП» или «ФС»). После запуска преобразователя кратковременной установкой джойстика «Ток возбуждения» в положения «+ОВ» происходит включение электрического торможения (на БИ-МСУЛ в строке «Уставка МГ» индицируется уставка 10%). При этом МСУЛ, в зависимости от скорости движения и напряжения в контактной сети, выбирает схему силовых соединений (реостатная или рекуперация на «СП» соединении ТД или рекуперация на «П» соединении ТД) и производит вход в режим электрического торможения в состоянии минимально устойчивого тормозного усилия.

Далее тормозное усилие задается установкой джойстика «Ток возбуждения» в положение «+ОВ» или «-ОВ» если переключатель «Режим» находится в положении «П» или «СП». Тормозное усилие регулируется МСУЛ если переключатель «Режим» находится в положении «ФС», при этом поддерживается скорость движения равная скорости предшествующей установке переключателя «Режим» в положение «ФС».

Для задания тормозного усилия величина тока уставки может принимать значения 0, 10, 11, 12…100% темпом 20% в секунду. При выключенной противобоксовочной защите ток уставки ограничивается до 70%. При возникновении боксования или юза колесных пар тормозное усилие в данной секции (секциях) автоматически понижается, а после прекращения боксования или юза восстанавливается.

Допускается, не дожидаясь входа в режим электрического торможения установить требуемое тормозное усилие.

Переход с реостатного торможения на рекуперативное «СП» соединения, а также переход с «П» соединения на «СП» соединение можно выполнит при условии если вследствие падения скорости движения или увеличения напряжения в контактной сети ток возбуждения превысил 450 А и происходит снижение тормозного усилия. Для этого:

— переключатель «Режим» установить в положение «СП»;

— уменьшить тормозное усилие до уставки 0 установкой джойстика «Ток возбуждения» в положение «-ОВ» или нажатием кнопки «Выбег»;

— вновь задать тормозное усилие установкой джойстика «Ток возбуждения» в положение «+ОВ».

Переход с «СП» соединения на «П» соединение можно выполнить при условии если вследствие увеличения скорости движения ток в якорях ТД превысил 450 А и происходит снижение тормозного усилия. Для этого:

— переключатель «Режим» установить в положение «П»;

— уменьшить тормозное усилие до уставки 0 установкой джойстика «Ток возбуждения» в положение «-ОВ» или нажатием кнопки «Выбег»;

— вновь задать тормозное усилие установкой джойстика «Ток возбуждения» в положение «+ОВ».

Переход с «СП» соединения в реостатное торможение производится автоматически.

МСУЛ может ограничивать тормозное усилие, особенно при высоком значении уставки в зависимости от:

— величины тока возбуждения;

— величины тока якоря;

— соотношения тока якоря и тока возбуждения;

— величины напряжения в контактной сети.

В случае повышения напряжения в контактной сети более 3800В при рекуперации МСУЛ переводит схему в режим реостатного торможения соответствующего позиции 1 реостатного торможения. Если напряжение продолжает расти, МСУЛ снижает тормозное усилие.

При реостатном торможении для поддержания оптимального режима переключение ступеней пуско реостатных резисторов выполняется автоматически.

Выключение режима электрического торможения производится уменьшением тормозного усилия до уставки 0. Выключение преобразователя установкой переключателя «Режим»в положение «Тяга».

Управление режимом тяги при наличии поврежденных ТД. Поврежденный тяговый электродвигатель (электродвигатели) можно отключить установкой соответствующего переключателя «Отключение тяговых двигателей» в положения «1-2» или «3-4» или «ОТКЛ». При отключении всех тяговых двигателей на ведущей («Головная») секции следует переназначить эту секцию на «Прицепная» установкой тумблера «1» «Режимы работы секций» в положение «Прицепная». На последовательно-параллельном соединении секция с неисправным тяговым электродвигателем полностью выводится из работы.

Аварийные ситуации с отключением БВ, вспомогательных машин индицируются на БИ-МСУЛ или мониторе красным цветом с указанием отключаемого элемента и секции. Кроме того, на БИ-МСУЛ выводится информация по признакам: боксование осей 1-4, повышенное или пониженное напряжение контактной сети, перегрузка тяговых двигателей.

Внимание! Работа секции с неработающим мотор-вентилятором категорически запрещается. Запрещается собирать схему «С» соединения ТД при неработающем мотор-вентиляторе в любой секции электровоза.

Легко ли водить поезда? — Мастерок.жж.рф — LiveJournal

Ну а что, когда был подростком мы постоянно обсуждали как легко работать машинистом. Сиди себе смотри, чтобы на путях не было какого нибудь ротозея или преграды. Рулить не надо, дорожные знаки знать не надо. Думать куда и как повернуть тоже не надо. Диспетчера за тебя включат какую надо стрелку и твой поезд поедет куда надо. Знай себе жми «на газ».

На самом деле конечно все не так просто или лучше сказать, все очень не просто…

Да, руля на локомотивах и вагонах нет, тележки свободно поворачиваются на шкворнях благодаря гребням на бандажах колес, которые находятся внутри рельсовой колеи, но на этом все «привилегии» в вождении поездов заканчиваются. Вождение поездов – дело очень серьезное, глубоко научное, требующее точных расчетов и аналитического склада ума у машинистов и помощников. Попробую немного познакомить вас с этим непростым делом – ведением поезда.

Поезда у нас делятся на пассажирские, грузовые и хозяйственные. Хозяйственных поездов я касаться не буду, эти поезда не отличаются большой длиной и весом, но они жизненно необходимы, имея в своем составе машины и вагоны для текущего содержания и капитального ремонта пути, а также устройств контактной сети, мостов и тоннелей.

Любой поезд движется благодаря тяге локомотива — электровоза или тепловоза. Поэтому вес и длина поездов строго регламентируются для соответствующих участков, исходя из профиля пути, величин руководящих (максимальных) подъемов и уклонов. Все это рассчитано для того, чтобы локомотив мог спокойно вести любой поезд на данном участке.

Управляя локомотивом, машинист регулирует мощность электровоза контроллером (он как раз похож на руль): на электровозах постоянного тока существует 37 позиций регулирования, на электровозах переменного тока – 33 позиции, из них только каждая пятая позиция ходовая, а на тепловозах – 15 позиций (контроллеры маневровых тепловозов имеют, как правило, 8 позиций). На современных электровозах регулирование напряжения осуществляется выпрямительно-инверторными преобразователями (ВИП) и тяговыми преобразователями (ТП), контроллер на них имеет четыре зоны регулирования. Вот весь интервал регулирования напряжения на тяговых электродвигателях, который может выдать локомотив.

Все у нас нормально – поехали, тронули состав с места и вперед! Вот тут сразу в режим ведения включается целая цепь событий, вводных, просто случайных, которые обязательно возникают. Это и условия движения на участке – максимальные скорости движения по перегонам и по путям станций, сигналы светофоров, погодные условия и многое другое. Самая важная часть (особенно в грузовых поездах) – управление тормозами поезда. Управление тормозами — процесс, требующий точного расчета и контроля, нарушение в управлении тормозами может привести к тяжелым последствиям. Здесь важно все – профиль пути, скорость, метеоусловия и многое другое.

В пассажирских поездах вагонов не так много, вес поезда невелик и используется электропневматическое торможение (ЭПТ), когда все вагоны поезда одновременно тормозят и одновременно отпускают тормоза (мечта любого грузового машиниста), даже при отказе ЭПТ и при переходе на обычное торможение, в пассажирском поезде особых проблем не возникает, главное не пролететь перрон (так называемое нерасчетливое торможение), тогда пассажиры выскажут все нехорошее в сторону локомотивной бригады, конечно это нежелательно, но иногда бывало, особенно с пригородными поездами.

А вот в грузовом поезде все по-другому. Поезда длинные и тяжелые, машинист применяет торможение, и тормозная волна пошла по длинному составу – в голове поезда тормоза сработают сразу, а вот в хвосте нет, пока падение давления воздуха в тормозной магистрали дойдет до воздухораспределителей хвостовых вагонов, и они сработают на торможение, пройдет время. Но вот весь поезд тормозит, скорость сбили и надо тормоза отпустить и опять, головные вагоны сразу отпускают, а хвост держит и может держать до нескольких минут, а профиль переломный, нужно набирать позиции и увеличивать тягу, а хвост у тебя еще держит, не рассчитал, поспешил и… порвал поезд, т.е. произошел обрыв автосцепки где-то в составе, а это брак особого учета!

Зимой в сильные морозы металл автосцепок становится хрупким и если беспечно управлять тормозами в грузовом поезде, то вероятность обрыва автосцепок весьма реальна. Поэтому машинист грузового поезда постоянно решает беспрерывно возникающие задачи по ведению поезда. А режим ведения и торможения груженых тяжелых поездов (до 8000 тонн одним локомотивом) существенно отличается от грузовых поездов порожних, длина которых может составлять до 140 полувагонов (сотка).

Теперь представим себе ливень или метель, движение к светофору с желтым огнем, а затем и с красным, или на боковые пути станций и много еще чего, что легко вносит изменения в режим движения. А на станциях и перегонах разный профиль, во многих случаях «ломаный», подъемы и сразу спуски, такие своеобразные «горбы», вот и думай машинист, как проследовать эти участки и как тормозить, чтобы и поезд не «порвать» (например, везешь 7000 тонн), и запрещающий сигнал не дай Бог не проехать, и не задержать бегущий сзади пассажирский, в общем, задач требующих быстрых расчетов, до бесконечности много в пути следования. И самое главное – необходимо обеспечить безопасность движения, а это ответственность, вплоть до уголовной и это не шутка!

У машинистов пассажирских поездов таких вводных тоже немерено, но о пассажирских поездах я напишу чуть позже. Ну и конечно всегда надо быть уверенным в исправности локомотива, если что пойдет не так, то поездка будет происходить уже совсем по другому варианту, вот ведешь поезд и мысленно просишь электровоз или тепловоз – не подведи, родимый! Я коснулся темы ведения поездов только слегка, если все расписать не хватит и десяти страниц!

Но в следующих статьях я постараюсь продолжить эту интересную тему!

Управление тепловозом — Как устроена ЖД

Железная дорога — Как устроена ЖД

Перед пуском дизеля локомотивная бригада должна проверить уровень масла в картере, в редукторах, компрессоре и регуляторе числа оборотов, уровень воды воды ы в расширительном баке и топлива в топливном баке.
При стоянке тепловоза рукоятка контроллера должна находится в положении холостого хода, а рукоятка реверсора — в нейтральном положении.
Мы рассмотрим пуск дизеля ширококолейного грузового тепловоза ТЭ3 и универсального грузопассажирского узкоколейного тепловоза ТУ7 (ТУ7А).
Пуск дизеля тепловоза ТЭ3 производится в следующей последовательности:

Запуск дизеля первой (ведущей) секции производится кнопками “топливный насос первой секции” и “пуск дизеля первой секции”. Если температура воды и масла в магистралях ниже +400, дизель необходимо прогреть, установив рукоятку контроллера в 8-е положение. После пуска необходимо проверить работу дизеля и отдельных агрегатов тепловоза. При наличии стуков и других ненормальностей дизель должен быть остановлен.
Перед выездом из депо проверяются действие песочницы и тормоза. Для проверки тормоза необходимо выполнить торможение тепловоза при первой позиции контроллера.
Для того, чтобы привести тепловоз в движение, необходимо на пульте ведущей секции включить кнопку “упраление машинами” и установить рукоятку реверсора в положение “вперёд” или “назад”. После этого рукоятка контроллера постепенно переводится из нулевого в первое, второе и последующие положения в соответствии с требуемой скоростью движения. Трогание поезда с места должно проводится плавно, не допуская буксования локомотива. Держать рукоятку контроллера в каком-либо рабочем положении более 10 секунд, если тепловоз не трогается, не разрешается, так как это может привести к выходу из строя электрических машин из-за сильного перегрева обмоток или подгара коллекторных пластин вследствие прохождения по ним большого тока.
В зависимости от профиля пути, веса состава и других обстоятельств скорость поезда регулируется постановкой рукоятки контроллера в то или иное положение. Перевод рукоятки контроллера из одного положения в другое необходимо производить плавно, с выдержкой на каждом положении не менее 3-5 сек. Резкий перевод рукоятки контроллера вредно отражается на работе поршней дизеля и воздуходувки.
Перед остановкой дизеля он должен проработать вхолостую при восьмом полжении рукоятки контроллера машиниста с тем, чтобы температура воды и масла установилась 50-700. Остановка дизеля производится выключением кнопки топливоподкачивающего насоса. При остановке на промежуточных станциях машинист и его помощник производят осмотр экипажной части, проверяют нагрев моторно-осевых подшипников и букс.

Пуск тепловоза ТУ7 (ТУ7А) осуществляется в следующей последовательности:
Вначале необходимо включить выключатель управления и батареи. После этого включаются все контрольно-измерительные приборы и сигнальные лампы. Для запуска дизеля. необходимо повернуть выключатель “КСТ” влево до упора. При этом получает питание электродвигатель маслопрокачивающего насоса. При достижении давления масла 3 атмосферы срабатывает “РДМ” (реле давления масла) и замыкающими контактами создаётся цепь на контактор “КМН” (контактор маслянного насоса) и “КД” (контактор дизеля). “КМН” разрывает размыкающими кантактами цепь М1, а замыкающими создаёт цепь питания электромагнита БМ2 (блокмагнит). Одновременно создаётся цепь питания БМ1. Электромагниты БМ1 и БМ2 выдвигают топливную рейку на максимальную подачу топлива. КМ включает стартер, который осуществляет подкрутку дизеля. После запуска рукоятку КСТ отпускают.
Для остановки дизеля необходимо выключить управление. В результате размыкается цепь питания БМ2 и рейка топливного насоса под усилием пружины становится на нулевую подачу топлива, в результате чего двигатель останавливается.
При контрольном осмотре тепловоза проверяют уровень масла в баке, компрессорах, картере дизеля и осевых редукторах щупом, уровень топлива в баке щупом, а также уровень воды расширительного бака, начилие колодок и их ширину, буксы. Перед началом движения осматривают дизель, ремни привода вентилятора, компрессоров, отсутствие течи из трубопроводов, исправность гидропередачи.
Для того, чтобы начать движение, необходимо отпустить тормоза переводом рукоятки крана машиниста в рабочее положение (назад до упора) и первести рукоятку реверсора в положение “вперёд” или “назад”, после чего плавно перевести колесо контроллера во вторую позицию, задержав её в этом положении на 5-7 секунд до того, как состав растянется и наберёт небольшую скорость. Далее, контроллер плавно перемещается в нужную позицию. Для торможения контроллер переводится в нулевую позицию и тормозной кран перемещается в положение “перекрытие” (среднее). После этого плавно переводят кран в нужное положение, подпитывая тормозные цилиндры. После остановки тепловоза тормозной кран переводится в положение “остановка” (вперёд до упора). Резко переводить кран в это положение во время движения не допускается.

Добавить комментарий

Тепловоз — как он устроен и работает (часть 1)

По железным дорогам нашей страны ведут поезда тепловозы и электровозы. Мы в повседневной жизни видим их постоянно, особенно когда путешествуем по железной дороге. Эта статья о тепловозах, для всех кому интересна эта тема. Здесь я не буду углубляться в тонкости определенных узлов, агрегатов и премудростей устройства. Кого интересует конкретное устройство тепловозов, читайте мои статьи на данном сайте. 

Что такое тепловоз?

Тепловоз — это локомотив с установленным на нем двигателем внутреннего сгорания (дизелем), он мобилен и не требует для работы посторонних устройств и сооружений, например контактной сети, как электровоз. Силовой установкой на всех тепловозах являются именно дизели, мощность которых зависит от назначения локомотива.

По роду службы их подразделяют на грузовые, пассажирские и маневровые. Но для движения одного дизеля естественно мало, для передачи его мощности к колесным парам используются следующие принципиальные схемы – электрическая и гидравлическая. В электрической передаче используется генератор электрического тока, вращаемый дизелем, а вырабатываемый ток питает тяговые электродвигатели, в гидравлической передаче рабочим телом, которое передает вращение дизеля к колесным парам, является жидкость (масло). В гидромуфтах и гидротрансформаторах создаваемый насосным колесом, вращаемым дизелем, напор масла воздействует на турбинное колесо, через которое передается вращающий момент посредством карданных валов на редукторы, в которых установлены колесные пары тепловоза, но все это конечно очень упрощенно, в общих чертах. Мы немного коснемся работы гидропередачи позже, а подробное описание техническим языком можно прочитать в моей статье здесь.

Устройство тепловоза

Все тепловозы имеют раму, на которой установлен дизель, независимо от типа передачи, на раме устанавливается кузов тепловоза и все необходимые агрегаты. Кузов тепловоза опирается через шкворни на рамы тележек и тележка может совершать повороты в любую сторону, согласно профиля пути. Тележки еще имеют скользящие опоры с обоих сторон, которые также опираются на раму тепловоза.

В рамах тележек установлены или тяговые электродвигатели при электрической передаче или тяговые редукторы при гидравлической передаче, торцы осей колесных пар располагаются в буксовых узлах, корпуса которых в свою очередь располагаются либо в жестких направляющих тележки, так называемых «челюстях» (тележки челюстного типа), либо специальными поводками соединяются с рамой тележки (тележки бесчелюстного типа).

Таким образом через рамы тележек тяговые усилия передаются на раму тепловоза в которой установлены автосцепные устройства, соединенные с автосцепками вагонов и все, поехали. В принципе такое-же устройство имеют и тележки электровозов.

Электрическая передача

Такой тип передачи нашел наиболее широкое распространение. Дизель тепловоза, при такой передаче, с помощью пластинчатой муфты присоединяется к валу электрогенератора — эта система называется дизель-генераторной установкой (ДГУ).  Электрические передачи могут работать как на постоянном, так и на переменном токе, и даже на переменно-постоянном токе. 

При постоянном токе как тяговый генератор, так и тяговые электродвигатели работают соответственно на постоянном токе. Такая передача наиболее проста, хорошо регулируются параметры тяговых электродвигателей, однако как двигатели, так и генератор постоянного тока в составе имеют щеточно-коллекторный аппарат, содержащий трущиеся друг об друга элементы, что значительно снижает их надежность, увеличивает трудоемкость при изготовлении и обслуживании, у таких электрический машин большие габариты и вес. Но тем не менее большинство тепловозов работают на электрической передаче.  

Передача переменно-постоянного тока 

На тепловозах с данным типом передачи тяговый генератор вырабатывает переменный ток, а тяговые электродвигатели работают уже на постоянном токе.  Понятное дело, что переменный ток не подойдет для питания ТЭД постоянного тока, и между двигателем и генератором должен быть некоторый преобразователь — в нашем случае это выпрямительная установка (ВУ). Габариты генератора меньше, а вес ниже, а также в нем отсутствуют трущиеся части, такие как щелочно-коллекторный аппарат. Соответственно один узел является более надежным и менее трудоемким в производстве и обслуживании. Однако ввод третьего узла — ВУ немного уменьшает положительные качества такой системы, да и КПД у тепловозов с такой передачей меньше, чем у постоянников.

Передача переменного тока

В настоящее время приобретает все большее развитие. В этой передаче как тяговый генератор так и тяговые электродвигатели работают на переменном токе. Соответственно щелочно-коллекторный аппарат отсутствует вообще, такие электроустановки очень надежны. Почему же ранее не использовалась такая выгодная схема? — Все дело в том, что частота вращения и крутящий момент ТЭД переменного тока регулируются изменением частоты тока и напряжения, что является достаточно сложной задачей. Решается эта задача с помощью преобразователя частоты, который включается между двигателями и генератором. На железные дороги нашей страны уже выходят тепловозы именно с такой передачей, она особенно эффективна на локомотивах большой мощности.

Принцип работы генератора

Идем дальше. Вот наш условный дизель начинает вращать главный генератор (ГГ), пусть он будет постоянного тока, чтобы выработанный им ток пошел на питание тяговых двигателей. Прогуляемся немного в славный мир электротехники, откуда нам уже давно известно, что при перемещении какого-нибудь проводника в магнитном поле в этом проводнике возникает электрический ток. Это и есть генератор. Если по этому проводнику мы возьмем и пропустим ток, то уже получится электродвигатель. Потому-что вокруг любого проводника с током образуется магнитное поле. Здесь мы немного остановимся. Принципы понятны. Магнитное поле в генераторе создает ток протекающий в обмотке возбуждения, которая расположена по кругу корпуса генератора (статор), это понятно, ведь постоянный магнит не установишь на всех двигателях и генераторах, так и ресурсов не напасешься и постоянных магнитов такой мощности просто не существует, поэтому и подают ток на обмотки возбуждения, превращая их в мощные магниты.

ЭДС и противоЭДС

Теперь главное – в электродвигателях ток протекает и по обмотке в якоре, поэтому магнитные поля обмоток возбуждения и якоря друг с другом взаимодействуют, что и приводит к вращению якоря. В генераторах по якорю, который вращается от коленчатого вала дизеля, ток не пропускается, но в его обмотках под воздействием магнитных полей возбуждения возникает электрический ток, который и питает тяговые электродвигатели. И чем быстрее вращается якорь, тем большее напряжение мы получаем на выходе. Но есть одна серьезная и очень серьезная сила – электродвижущая сила (ЭДС), которая возникает при подключенной нагрузке (подключение цепей ТЭД) при вращении якоря, и физически направлена она против направления вращения якоря, в электротехнике она называется «противоЭДС». То есть эта сила можно сказать всячески сопротивляется вращению, она увеличивается с увеличением электрической нагрузки. Вот это и есть главное, что преодолевает всей своей мощью дизель, поэтому тепловозные дизели все не слабые, иначе не провернешь вал генератора под нагрузкой. Именно противоЭДС используется в тяговых электродвигателях тепловозов и электровозов, когда они переводятся в генераторный режим (по обмоткам якорей не протекает ток), это называется —  реостатное (рекуперативное) торможение, когда скорость поезда снижается благодаря только электродвигателям, без применения автоматических тормозов и надо сказать, здорово тормозит и держит необходимую скорость, особенно на затяжных спусках, я всегда использовал этот вид торможения, когда можно было выбирать. 

Управление дизелем

Все управление дизелем, аппаратами, машинами и агрегатами происходит с пульта управления из кабины машинистом. Управление осуществляется электрическим путем, с помощью применения электромагнитных контакторов и электрических реле в цепях управления, а в силовых цепях работают электропневматические контакторы. Контроллер машиниста имеет 15 (на некоторых тепловозах 8) позиций и представляет из себя электрический аппарат с контактами, замыкание и размыкание которых приводит к различным действиям в цепях управления, благодаря чему происходит коммутация (сборка-разборка) различных комбинаций электрических цепей, каждая из которых отвечает за определенный режим работы силовых агрегатов локомотива. Контроллер может поворачиваться рукояткой или штурвалом, в современных тепловозах небольшой рукояткой или джойстиком, все зависит от конструкции, все позиции контроллеры фиксированные. На тепловозах не существует педали газа, как на автомобилях, а обороты дизеля регулируются специальным устройством – регулятором числа оборотов (РЧО), также регулятор частоты вращения (РЧВ), но смысл один и тот же. Это устройство закрепляется на корпусе дизеля и соединяется с коленчатым валом дизеля. Управляется РЧО контроллером машиниста посредством специальных электромагнитов (МР), их всего пять, через металлическую пластину. 

Регулятор частоты вращения коленчатого вала

В данном регуляторе с помощью специальных гидравлических устройств (золотника, гидравлического сервомотора, специальной буксы) происходит перемещение реек топливных насосов высокого давления (ТНВД ) к плунжерным парам, само перемещение осуществляет сервомотор, в результате чего подача топлива либо увеличивается, либо уменьшается.

Постоянство оборотов поддерживается системой, использующей принцип центробежной силы – парой грузиков и пружиной, перемещающих золотник. Все современные тепловозы оборудованы регуляторами совмещающими несколько устройств, и автоматического регулирования нагрузки дизеля, и автоматической корректировки подачи топлива по давлению наддувочного воздуха и устройств по ограничению мощности дизель-генератора.

А зачем мощность дизель-генератора ограничивать?

Выше я писал про зловредную противоЭДС, возникающую в главном генераторе, которую собственно дизель мужественно преодолевает, вот и главное: мощность дизеля всегда должна соответствовать нагрузке, создаваемой потребителем энергии, и в нашем случае нагрузкой для дизеля является главный генератор, а для него уже электродвигатели колесных пар (вот собственно и схема электрической передачи, от колес к дизелю). Как раз регулировка мощности осуществляется уменьшением или увеличением подачи топлива в цилиндры дизеля в соответствии с изменением нагрузки генератора.

Почему бы не оставить подачу топлива постоянной?

Если это произойдет, то при изменении нагрузки на ТЭД (например поезд едет в гору или с горы) частота вращения вала дизеля тоже изменится, что может привести к неприятным последствиям. Когда в дизель стабильно подается один объем топлива, то и энергия его сгорания остается постоянной, а вместе с ней и производимая мощность, однако если нагрузка на генератор вдруг уменьшится (поезд поехал с горы), то есть уменьшится противоЭДС, но топливо-то все еще поступает в прежнем объеме.. И вот мы получаем «излишнюю» мощность, которая направляется в раскрутку коленчатого вала, который теперь не отягощен противоЭДС, и в конце концов дизель может «пойти вразнос» — крайне неприятная вещь (разбегайся кто куда). При увеличении нагрузки и постоянной подаче топлива мощности дизеля просто станет не достаточно, для продолжения стабильной работы, частота вращения вала будет уменьшаться, в конечном счете дизель будет не в силах преодолевать нагрузку главного генератора и заглохнет, на профессиональном языке – генератор «задавит» дизель. Чтобы не произошло всех этих неприятностей, необходимо изменять подачу топлива и устанавливать ее каждый раз в соответствии с изменившейся нагрузкой, и все это без изменения позиций контроллера. 

Вот эту непростую задачу в пути следования и решают наши автоматические регуляторы частоты вращения вала дизеля, совместно с очень непростой системой автоматического управления электрической передачей тепловоза. Она регулирует посредством многих систем, аппаратов, агрегатов нагрузку главного генератора и в конце концов подачу топлива. Эту систему я описал отдельно, но в нее входят: магнитный усилитель с самовозбуждением – амплистат, имеющий кучу обмоток, синхронный подвозбудитель, трансформаторы постоянного тока (ТПТ) и постоянного напряжения (ТПН), тахогенератор, регулятор напряжения, селективный узел и т.д. В общем всего навалом, но не так страшно, если разобраться, вся работа системы основана на принципах электромагнитной индукции. В итоге на регуляторе размещен эектромагнитный датчик – индуктивный датчик (ИД), шток которого также соединен с рейками топливного насоса и он также изменяет подачу топлива в зависимости от сложившихся условий.

Далее 2-я часть…

Просмотров: 79 560

Похожее

Как работают тепловозы | HowStuffWorks

Основная причина, по которой дизельные локомотивы являются гибридными, заключается в том, что это устраняет необходимость в механической трансмиссии, как в автомобилях. Давайте начнем с понимания, почему у автомобилей есть трансмиссии.

Ваша машина нуждается в трансмиссии из-за физики бензинового двигателя. Во-первых, у любого двигателя есть красная линия — максимальное значение частоты вращения (оборотов в минуту), выше которого двигатель не может работать без взрыва.Во-вторых, если вы читали, как работает мощность, то вы знаете, что двигатели имеют узкий диапазон оборотов, где мощность и крутящий момент максимальны. Например, максимальная мощность двигателя может составлять от 5200 до 5500 об / мин. Трансмиссия позволяет переключать передаточное число между двигателем и ведущими колесами по мере ускорения и замедления автомобиля. Вы переключаете передачи таким образом, чтобы двигатель оставался ниже красной линии и около диапазона оборотов, достигая своей максимальной производительности (максимальной мощности).

Реклама

Реклама

Трансмиссия с пятью или шестью скоростями на большинстве автомобилей позволяет им разгоняться до 110 миль в час (177 км / ч) или быстрее с частотой вращения двигателя от 500 до 6000 об / мин.Двигатель нашего тепловоза имеет гораздо меньший диапазон скоростей. Его скорость холостого хода составляет около 269 об / мин, а максимальная скорость составляет всего 904 об / мин. При таком диапазоне скоростей локомотиву потребуется 20 или 30 передач, чтобы разогнаться до 110 миль в час (177 км / ч).

Коробка передач, подобная этой, была бы огромной (она должна была бы обрабатывать 3200 лошадиных сил), сложной и неэффективной. Это также должно было бы обеспечить мощность для четырех комплектов колес, что увеличило бы сложность.

При использовании гибридной установки главный дизельный двигатель может работать с постоянной скоростью, вращая электрический генератор.Генератор подает электрическую энергию на тяговый двигатель на каждой оси, который приводит в движение колеса. Тяговые двигатели могут создавать адекватный крутящий момент на любой скорости, от полной остановки до 110 миль в час (177 км / ч), без необходимости переключения передач.

Почему дизель?

Дизельные двигатели более эффективнее , чем бензиновые двигатели. Такой огромный локомотив использует в среднем 1,5 галлона дизельного топлива на милю (352 л на 100 км) при буксировке около пяти легковых автомобилей.Локомотивы, буксирующие сотни полностью загруженных грузовых вагонов, потребляют во много раз больше топлива, чем это, поэтому даже снижение эффективности на пять или 10 процентов быстро приведет к значительному увеличению затрат на топливо.

Как работают электровозы (электропоезда)?

Сюда входит множество компонентов, таких как трансформаторы, выпрямители, инверторы, конденсаторы, тиристоры, компрессоры и другие подобные приспособления, размещенные внутри корпуса локомотива или «кожуха», и нет центрального «двигателя» или первичного двигателя.

Все это должно быть сделано для оптимальной работы тяговых двигателей при различных условиях и нагрузках. Двухтоковые локомотивы работают по тем же принципам, только в них упаковано больше оборудования, чтобы они могли работать при обоих типах токов.

Каждый из пантографов используется для сбора только определенного типа тока.

Цепь питания в электрическом локомотиве переменного тока

Электрический локомотив получает энергию от верхнего оборудования (OHE) с помощью пантографа и преобразует эту электрическую энергию в механическую энергию контролируемым образом через тяговые двигатели, которые приводят в движение оси.

Чтобы локомотив мог выполнять эту задачу, он оснащен соответствующим оборудованием, которое позволяет пилоту локомотива контролировать скорость поезда в соответствии с требованиями, контролируя приложенное напряжение к тяговым двигателям.

В обычных локомотивах, 25 кВ, однофазный, источник переменного тока собирается с помощью встроенного в крышу пантографа от OHE и понижается трансформатором внутри локомотива.

Этот источник затем преобразуется в источник постоянного тока с помощью двухполупериодного кремниевого выпрямителя и связанного сглаживающего фильтра перед подачей на тяговые двигатели.

Управление крутящим моментом / скоростью достигается за счет изменения входного напряжения переменного тока на выпрямителе с помощью устройства переключения отводов под нагрузкой на первичной обмотке локомотивного трансформатора.

Оборудование на электровозе, в зависимости от того, где он находится, может быть классифицировано по трем различным категориям, а именно.

1. Кровельное оборудование,
2. Внутреннее оборудование и
3. Подрамное оборудование

Крыша и нижнее каркасное оборудование подвержены большому количеству пыли и атмосферного загрязнения и, следовательно, предназначены для работы в этих тяжелых условиях работы.

1. Оборудование крыши:

Пантограф

Ток высокого напряжения (25 кВ) для питания локомотива снимается с контактного провода с помощью токосъемного устройства, называемого пантографом.Каждый локомотив снабжен двумя одинаковыми пантографами на крыше. На практике обычно используется задний пантограф.

Автоматический выключатель (Воздушный автоматический выключатель, Вакуумный автоматический выключатель)

Открывается автоматически в случае перегрузки по току или замыкания на землю в локомотиве под действием защитных устройств.

2. Внутреннее оборудование:

Оборудование для регулирования напряжения:

Высокое напряжение ОНЭ понижается до низкого напряжения главным трансформатором, состоящим из автоматического трансформатора с 32 отводами и понижающего трансформатора с двумя отдельными вторичными обмотками.

Низким напряжением можно управлять от нуля до максимума через устройство РПН, которое можно сравнить с регулятором вентилятора, используемым для управления скоростью вентилятора.

Кремниевые выпрямители

Поскольку тяговые двигатели являются двигателями постоянного тока, переменный ток, подаваемый вторичными обмотками главного трансформатора, преобразуется в постоянный ток с помощью двух кремниевых выпрямителей (RSI), каждый из которых подается на набор из трех тяговых двигателей. ,

Преобразователь ARNO:

Преобразователь ARNO преобразует однофазный вход 380 В от вспомогательной обмотки трансформатора в трехфазный выход 380 В.

Трехфазный выход преобразователя ARNO подается на различные вспомогательные двигатели, предназначенные для подачи сжатого воздуха, создания вакуума в цепи и охлаждения электрического оборудования, такого как тяговые двигатели, сглаживающий реактор, выпрямительный блок, главный трансформатор и т. Д.

3. Подрамное оборудование

Тяговые двигатели
В целом, локомотив оснащен шестью тяговыми двигателями серии DC (ТМ).
Эти ТМ монтируются в двух подрамных тележках, соединенных с колесами посредством механизма шестерни.

Сглаживающий реактор

Поскольку выход выпрямителя имеет волнообразную (пульсирующую) природу, его пропускают через индуктивный дроссель, называемый сглаживающим реактором (SL), для уменьшения волнистости тока и для сглаживания тока.

4. Тормоза

Loco оснащен следующими тормозами:

1. Пневматическая тормозная система
2. Независимый тормоз
3. Пропорциональный тормоз
4. Динамический (реостатный) тормоз
5. Регенерирующий тормоз

Работа электровоза постоянного тока

In В локомотивах постоянного тока скорость тяговых двигателей постоянного тока контролируется путем подключения всех тяговых двигателей последовательно во время пускового периода и введения пусковых сопротивлений.

Эти пусковые сопротивления постепенно отключаются от цепи, и напряжение на тяговых двигателях постепенно увеличивается.

Далее следует изменение комбинаций двигателей от последовательной к последовательной, и, наконец, все двигатели соединяются параллельно, чтобы локомотив мог перевозить поезд с максимально допустимой скоростью.

Преимущества трехфазных асинхронных двигателей перед двигателями постоянного тока

В настоящее время двигатели постоянного тока в значительной степени заменены трехфазными асинхронными двигателями из-за их преимуществ перед двигателями постоянного тока. Некоторые из них указаны ниже.

• Трехфазные асинхронные двигатели надежны и требуют минимального обслуживания.
• Из-за отсутствия коммутатора его периферийная скорость не ограничивает скорость двигателя. Тяговые двигатели переменного тока могут легко работать при 4000 об / мин в отличие от двигателей постоянного тока, которые обычно работают на скоростях 2400 об / мин.
• Ограничение, налагаемое из-за напряжения между стержнями и шинами для коммутатора постоянного тока, устраняется в асинхронных двигателях. Это означает, что весь поток мощности от трансформатора к двигателю выбирается при более высоких рабочих напряжениях.
• От номинальной системы 750 вольт, 1000 ампер с двигателем постоянного тока, трехфазный двигатель работает при напряжении около 2800 вольт, 300 ампер.При значительном снижении рабочего тока силовые кабели и распределительные устройства становятся намного легче, что снижает потери.
• Отношение мощности к массе трехфазного тягового двигателя намного выше, чем для двигателя постоянного тока. На эти оси можно установить 1500 кВт на ось.

— работа трехфазного локомотива Таким образом, широтно-импульсная модуляция (ШИМ) обеспечивает единичный коэффициент мощности.

Этот источник питания связан с преобразователем на стороне входа через канал постоянного тока, который является резервуаром энергии.

Преобразователь привода (преобразователь VVVF) преобразует источник постоянного тока в 3-фазную, которая затем подается на 3-фазные тяговые двигатели.

Ворота выключены (GTO), тиристоры используются в преобразователе / ​​инверторе.

Выход преобразователя (инвертора) является источником переменного напряжения переменного тока (VVVF), который помогает контролировать пусковые и рабочие моменты трехфазных тяговых двигателей в соответствии с требованиями трафика.

Недостаток электровоза

Электровозы имеют этот главный недостаток — они полностью зависят от мощности, которая должна быть подана для работы.

Любое отключение электроэнергии, короткое замыкание или поломка верхнего оборудования (OHE) приведут к остановке поездов. Следовательно, даже на полностью электрифицированных маршрутах тепловозы всегда находятся в режиме ожидания. А на частично электрифицированных маршрутах поезда ходят на дизельном топливе под проводом, потому что это более эффективно, чем переключение локомотивов.,

Локомотив | автомобиль | Британика

Локомотив , любой из различных самоходных транспортных средств, используемых для перевозки железнодорожных вагонов на гусеницах.

Хотя движущая сила для состава поезда может быть включена в вагон, в котором также есть места для пассажиров, багажа или груза, чаще всего это обеспечивается отдельным узлом, локомотивом, который включает в себя механизмы для генерации (или, в Корпус электровоза, для преобразования) мощности и передачи ее на ведущие колеса.Сегодня для локомотива есть два основных источника энергии: масло (в виде дизельного топлива) и электричество. Steam, самая ранняя форма движения, использовалась почти повсеместно до времени Второй мировой войны; с тех пор он был заменен более эффективной дизельной и электрической тягой.

Паровоз был самодостаточной единицей, в которой имелась собственная подача воды для производства пара и угля, масла или дров для отопления котла. Тепловоз также несет свою собственную подачу топлива, но выход дизельного двигателя не может быть связан непосредственно с колесами; вместо этого следует использовать механическую, электрическую или гидравлическую трансмиссию.Электровоз не самодостаточен; он берет ток с верхнего провода или третьего рельса рядом с ходовыми рельсами. Третий железнодорожный транспорт используется только городскими скоростными железными дорогами, работающими на низковольтном постоянном токе.

В 1950-х и 60-х годах газовая турбина была принята одной американской железной дорогой и некоторыми европейскими в качестве альтернативы дизельному двигателю. Хотя его преимущества были сведены на нет достижениями в области тяговых дизельных технологий и ростом цен на нефть, он все еще предлагается в качестве альтернативного средства для установки высокоскоростного железнодорожного сообщения в регионах, где отсутствует инфраструктура для электроэнергии.

Получите эксклюзивный доступ к контенту из нашего первого издания 1768 года с вашей подпиской. Подпишитесь сегодня

Основные характеристики, которые сделали успешными Rocket 1829 года Джорджа и Роберта Стефенсона — его многотрубный котел и его систему выпуска пара и создания тяги в его топке — продолжали использоваться в паровозе до конца его карьеры. Количество спаренных ведущих колес вскоре увеличилось. Ракета имела только одну пару ведущих колес, но вскоре стало обычным использование четырех спаренных колес, и в итоге было построено несколько локомотивов с 14 спаренными водителями.

Рабочие колеса паровоза были разных размеров, обычно больше для более быстрых пассажирских двигателей. Средний диаметр составлял около 1829–2,032 мм (72–80 дюймов) для пассажирских двигателей и 1372–1676 мм (54–66 дюймов) для грузовых или смешанных перевозок.

Запасы топлива (обычно угля, но иногда нефти) и воды можно было перевозить на самой раме локомотива (в этом случае он назывался танковым двигателем) или в отдельном транспортном средстве, тендере, соединенном с локомотивом.Тендер типичного европейского магистрального локомотива имел вместимость 9 000 кг (10 тонн) угля и 30 000 литров (8 000 галлонов) воды. В Северной Америке более высокие мощности были обычным явлением.

Для удовлетворения особых потребностей интенсивного грузового движения в некоторых странах, в частности в Соединенных Штатах, было получено большее тяговое усилие за счет использования двух отдельных узлов двигателя под общим котлом. Передний двигатель был шарнирным или шарнирно соединен с рамой заднего двигателя, так что очень большой локомотив мог преодолевать изгибы.Сочлененный локомотив изначально был швейцарским изобретением, первый из которых был построен в 1888 году. Самым крупным из когда-либо построенных был «Биг Бой 9009» компании «Юнион Пасифик», используемый в горных грузовых перевозках в западной части Соединенных Штатов. Big Boy весил более 600 коротких тонн, включая тендер. Он может тянуть 61 400 кг (135 400 фунтов) тягового усилия и развивать более 6000 лошадиных сил при скорости 112 км (70 миль) в час.

Одним из самых известных сочлененных конструкций был Beyer-Garratt, который имел две рамы, каждая из которых имела свои собственные ведущие колеса и цилиндры, увенчанные резервуарами для воды.Разделение двух шасси было еще одной рамой, несущей котел, кабину и запас топлива. Этот тип локомотива был ценен на слегка проложенном пути; это могло также договориться о острых кривых. Широко использовался в Африке.

Различные усовершенствования постепенно улучшали возвратно-поступательный паровоз. Некоторые из них включали более высокое давление в котле (до 2 000–2 060 килопаскалей [290–300 фунтов на квадратный дюйм] для некоторых из последних локомотивов по сравнению с около 1300 килопаскалями [200 фунтов на квадратный дюйм] для более ранних конструкций), перегревание питательной воды предварительный нагрев, роликовые подшипники и использование тарельчатых (перпендикулярных) клапанов, а не скользящих поршневых клапанов.

Тем не менее, тепловой КПД даже самых современных паровозов редко превышал около 6 процентов. Неполное сгорание и потери тепла от топки, котла, цилиндров и других источников рассеивают большую часть энергии сжигаемого топлива. По этой причине паровоз устарел, но очень медленно, потому что у него были компенсирующие преимущества, в частности, его простота и способность противостоять злоупотреблениям.

Усилия по продвижению железнодорожных транспортных средств с использованием батарей датируются 1835 годом, но первое успешное применение электрической тяги было в 1879 году, когда электрический локомотив появился на выставке в Берлине.Первые коммерческие применения электрической тяги были для пригородных или столичных железных дорог. Одно из первых появилось в 1895 году, когда Балтимор и Огайо электрифицировали участок дороги в Балтиморе, чтобы избежать проблем с дымом и шумом в туннеле. Одной из первых стран, которая использовала электрическую тягу для основных операций, была Италия, где система была открыта еще в 1902 году.

локомотив; Siemens, Werner von Первый электровоз, построенный электрической компанией Siemens, 1879. Энциклопедия Британника, Инк.

К Первой мировой войне ряд электрифицированных линий действовал как в Европе, так и в Соединенных Штатах. Основные программы электрификации были предприняты после этой войны в таких странах, как Швеция, Швейцария, Норвегия, Германия и Австрия. К концу 1920-х годов почти каждая европейская страна имела по крайней мере небольшой процент электрифицированных путей. Электрическая тяга была также введена в Австралии (1919 г.), Новой Зеландии (1923 г.), Индии (1925 г.), Индонезии (1925 г.) и Южной Африке (1926 г.).Несколько столичных терминалов и пригородных служб были электрифицированы в период с 1900 по 1938 год в Соединенных Штатах, и было проведено несколько основных электрификаций. Появление тепловоза запретило дальнейшую электрификацию магистрального маршрута в Соединенных Штатах после 1938 года, но после Второй мировой войны такая электрификация была быстро распространена в других местах. Сегодня значительный процент железнодорожных путей стандартной колеи на национальных железных дорогах по всему миру электрифицирован — например, в Японии (100 процентов), Швейцарии (92 процента), Бельгии (91 процент), Нидерландах (76 процентов), Испании ( 76 процентов), Италия (68 процентов), Швеция (65 процентов), Австрия (65 процентов), Норвегия (62 процента), Южная Корея (55 процентов), Франция (52 процента), Германия (48 процентов), Китай (42). процентов) и Соединенное Королевство (32 процента).В отличие от этого, в Соединенных Штатах, которые имеют около 225 000 км (140 000 миль) трассы стандартной колеи, электрифицированные маршруты едва ли существуют за пределами Северо-восточного коридора, где Амтрак движется по 720-километровому (450-мильному) маршруту Acela Express между Бостоном и Вашингтоном. DC

Вторая половина столетия также была отмечена созданием в городах по всему миру многих новых электрифицированных городских систем скоростного железнодорожного транспорта, а также расширением существующих систем.

Преимущества и недостатки

Электрическая тяга, как правило, считается наиболее экономичным и эффективным средством эксплуатации железной дороги при условии наличия дешевой электроэнергии и плотности движения, оправдывающей большие капитальные затраты.Будучи просто преобразовывающими энергию, а не генерирующими энергию устройствами, электровозы имеют ряд преимуществ. Они могут использовать ресурсы центральной электростанции для выработки мощности, значительно превышающей их номинальные значения, чтобы запустить тяжелый поезд или преодолеть крутой уклон на высокой скорости. Наблюдается, что типичный современный электровоз мощностью 6000 лошадиных сил развивает до 10000 лошадиных сил за короткий период в этих условиях. Более того, электровозы работают тише, чем другие типы, и не производят дыма или паров.Электрические локомотивы требуют мало времени для технического обслуживания в цехе, их эксплуатационные расходы невелики, а срок службы у них больше, чем у дизелей.

Наибольшими недостатками электрифицированной работы являются высокие капитальные вложения и стоимость обслуживания стационарной установки — проводов и конструкций тягового тока и силовых подстанций — и дорогостоящие изменения, которые обычно требуются в системах сигнализации для защиты их схем от помех от высоких напряжения тягового тока и для адаптации их характеристик к превосходному ускорению и устойчивым скоростям, получаемым от электрической тяги.

,