Что такое электровоз и как он работает.
Электровоз - очень мощная машина, и эту мощность можно значительно увеличить, чего нельзя сказать о тепловозе. Практически все железные дороги в нашей стране уже электрифицированы, поэтому электровоз является основным в локомотивном семействе. Таким образом, электровоз - это локомотив, который работает с использованием электрического тока, получая его от сети контактов, через воздушные кабели, поэтому для его работы требуется большая инфраструктура: сеть контактов, тяговые подстанции и т. Д., Но он хорошо набирает мощность, скорость и более экономичен в эксплуатации. На наших железных дорогах для питания электровозов используются две системы тока: постоянного и переменного тока. Напряжение на ВЛ постоянного тока 3000 Вольт, на ВЛ переменного тока - 25000 Вольт.
Исходя из этого, на железных дорогах эксплуатируются электровозы двух видов тока: постоянного и переменного тока, также есть представители, сочетающие в своей конструкции обе системы, так называемые двухтактные электровозы, об этом я вам расскажу. ниже. Рассмотрим, что общего в конструкции электровозов.
Тяговые электродвигатели.
Давайте углубимся в основы электротехники. Если поместить проводник (рамку) в магнитное поле и начать его вращать, в этой самой рамке появится электрический ток, и мы получим генератор. И если через эту раму пройдет ток, сработает электродвигатель. Из законов физики известно, что вокруг проводника с током создается магнитное поле - теперь эти два магнитных потока складываются и вращают рамку вместе с током. Это принцип работы всех электродвигателей.
Более подробно это выглядит так: все тяговые электродвигатели (ТЭД) электровозов - сложные электрические машины, наша промышленность просто не может снабдить все электрические машины постоянными магнитами, следовательно, магнитный поток, необходимый для вращения якоря, создается в проводников, пропуская через них электрический ток, это называется - обмотка возбуждения и располагается в корпусе электродвигателя по всей его окружности. Эта обмотка включает в себя основные полюса, вспомогательные полюса и компенсационную обмотку. Якорь тягового двигателя состоит из сердечника, коллектора и обмотки, которая входит в пазы сердечника. Величина тока в обмотке возбуждения и в обмотке якоря регулируется соответственно скоростью якоря и мощностью электродвигателя.
Есть реостатный и регенеративный режим торможения, то есть отключается ток от якоря тягового двигателя (ТЭД) 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 брони и довольно велика. Таким образом, в режиме реостата или рекуперативного торможения электровоз тормозит со всеми своими ТЭД без использования автоматических тормозов, что очень эффективно при длительных спусках и обеспечивает бесперебойную работу грузовых и пассажирских поездов. Все системы электровозов работают на этих ТЭД.
Практически все электровозы обеих систем тока используют тяговые двигатели постоянного тока. Это щеточные двигатели, которые подают ток на якорь двигателя. Активно велась работа по применению асинхронных тяговых двигателей переменного тока в электровозах, что позволило бы значительно удешевить локомотив и его вес, но возникли трудности с системами управления этими двигателями. Сейчас эта проблема решена, и парк электровозов с асинхронными ТЭД уже находится в эксплуатации.
Тележки.
Итак, обычное дело в электровозах - тяговые двигатели постоянного тока, которые устанавливаются на тележки. Тележка представляет собой рамную конструкцию, на раме которой установлен ТЭД. Существует два типа подвески ТЭД: опорно-осевая и опорно-рамная.
Опорно-осевая подвеска ТЭД
В первом случае ось колесной пары закреплена в шлицах двигателя и закрыта колпачками, в которых находится смазка: косы из специального материала, смазываемого маслом (полстером). Вся эта конструкция называется упорным подшипником двигателя. На концах вала колеса (с одной или двух сторон) прижимаются тяговые шестерни, которые входят в зацепление с шестернями, расположенными в якоре электродвигателя. Эта тяговая коробка передач закрыта крышкой. Другой конец тягового двигателя прикреплен к балке в раме тележки.
Опорно-рамная подвеска ТЭД
Во втором случае ТЭД крепится к раме тележки, а ось колесной пары с запрессованным на нее тяговым механизмом фиксируется шестерней ТЭД в специальной трансмиссии, эта схема не требует установки осевых подшипников двигателя и постоянный контроль уровня смазки в них.
Как передается тяговое усилие от колесных пар к автосцепкам?
Буксы расположены на концах осей колес. Во всех современных электровозах используются буксы без челюстей. Ведь крутящий момент и тяговое усилие тягового двигателя, а следовательно, и колесной пары должны передаваться на раму электровоза, а через нее - на весь поезд. Поэтому телеги имеют так называемые приливы, именно к этим приливам через резинометаллические ремни и буксы крепятся. Сами тележки установлены на шарнирах в конструкции кузова и могут свободно перемещаться в соответствии с профилем пути. Таким образом, все необходимые тяговые усилия передаются на кузов, по обеим сторонам кузова устанавливаются автоматические муфты, которые соединяются с автоматическими муфтами автомобиля и включаются, давай!
Тележки оснащены гидравлическими антивибрационными опорами, пружинами и пружинами. Тележки могут быть трехосными, двухосными и даже четырехосными, но теперь все отечественные электровозы имеют двухосные тележки и, в зависимости от проекта, электровоз может поддерживаться двумя или тремя двухосными тележками (ВЛ85, ВЛ65, ЭП1).
Оборудование электровоза
Электровозы обеих систем, как правило, имеют единый кузов, в котором размещается все оборудование. Пассажирские электровозы имеют свои особенности конструкции кузова.
Токоприемник
На крышах электровозов размещаются токоприемники - это трубчатая конструкция, поверх которой через каретку закрепляется ползун токосъемника, в суппорте установлены карбоновые или карбон-керамические вставки, которые скользят по нему. контактный провод, передающий ток на токоприемник, а затем в силовые цепи.
Вместо карбоновых вставок можно использовать и другие материалы. На пантографах электровозов постоянного тока обычно устанавливаются две салазки для увеличения потребления тока. Пантограф поднимается, когда в пневматический цилиндр подается воздух из цепей управления и преодолевается сила возвратных пружин. Когда пантограф опускается, воздух из цилиндра выпускается в атмосферу, и возвратные пружины опускают пантограф на крышу. Неисправный пантограф можно отключить от цепи с помощью ручного выключателя.
Вспомогательные машины
Стоит отметить, что воздух для любого электровоза - очень важный элемент в его работе. Без воздуха нельзя поднять пантограф, подключить силовые контакты и т. Д. Все электровозы имеют вспомогательные компрессоры, которые могут нагнетать давление в цепях управления до величины, необходимой для подъема пантографа.
Электровозы двух токовых систем имеют электродвигатели-вентиляторы для охлаждения тягового электродвигателя и других устройств, мотор-компрессоры для нагнетания воздуха в главные баки локомотива, а оттуда во все системы электровоза и автомат. поезд тормоза.
Все электровозы управляются контроллерами (разной конструкции) из кабины машиниста и оснащены всем необходимым для управления поездом оборудованием (прожекторами, крановщиками - сервисный номер 395 и сервисный номер 254, КВ и УКВ радиостанции, буферные лампы, туалеты и тд)). На крышах электровозов, помимо упомянутых выше пантографов, есть жалюзи, антенны, изоляторы, шунты, шины и другое оборудование. Пассажирские электровозы оснащены системами обогрева легковых автомобилей (3000 В).
Какие бывают электровозы
Грузовые электровозы обычно работают в двухсекционном или трехсекционном исполнении, также возможно объединение двух двухсекционных электровозов. Все соединения перекрестков выполняются с помощью тросов (каскадов), управление электровозами осуществляется с одного пульта управления, это называется многоэлементной системой.
В настоящее время электровозы строятся в трехсекционном и четырехсекционном вариантах, с возможностью перехода во все секции во время движения, промежуточные секции уже не имеют кабин управления и называются разгонными. То есть в целом сходство электровозов двух токовых систем. А отличия мы рассмотрим в следующих статьях: электровозы постоянного тока, переменного тока, двойного питания. Продолжение следует...