Этой темы уже касался автор канала «ПОД СТУК»:
Кто выходил размяться на крупной станции — наверняка замечал ремни, накинутые «на колесо» вагона:
Кто-то даже пробовал их на прочность ногой или рукой. Эти ремни — часть привода генератора, дающего вагону освещение, вентиляцию и другие радости цивилизации. Но на некоторых вагонах их нет. Может, их просто не видно — стоят с другой стороны? Нет, дело в другом.
Привод с ремнями называется текстропно-карданным, ремни передают вращение от шкива колёсной пары на редуктор, а от редуктора приводится генератор 2ГВ.003 мощностью 10 киловатт. Этого достаточно, чтобы питать освещение «лампочками Ильича» (экономичные светодиоды появились не так давно), электрокипятильник, вентиляцию и подзаряжать посаженную на стоянке батарею.
Стоит привод всегда с левого борта вагона с котловой стороны, она же тормозная сторона, она же сторона рабочего тамбура. Определить котловую сторону с левого борта вагона просто даже издали — на стене у рабочего тамбура нет окон, потому что за ней котлы (кипятильник и отопления, о нём ниже). А тормозной эта сторона называется за штурвал ручного тормоза в тамбуре.
С правого борта окна стоят более или менее равномерно — при взгляде с этого борта рабочий тамбур будет справа. Его видно ещё по откидной подножке:
Но этого привода мало, чтобы питать мощный кондиционер и тем более зимнее отопление. На вагонах с кондиционером установлен генератор с редукторно-карданным приводом мощностью 30 кВт. Колёсная пара с редуктором такого привода напоминает ведущий мост заднеприводного автомобиля:
Естественно, на стоянке генератор не работает, а батарея на такую нагрузку не рассчитана.
Компрессор и конденсатор кондиционера тоже стоят под вагоном:
А вот котёл отопления настолько мощен, что ему мало и генератора — он выполнен электроугольным, то есть его можно питать от локомотива по специальной линии напряжением 3000 вольт, а можно топить углём:
Любой пассажирский электровоз оборудован системой энергоснабжения вагонов — на электровозах постоянного тока 3 кВ это просто контактор в высоковольтной камере (ВВК) и разъёмы на передке, туда подаётся напряжение контактной сети. Разъёмы обычно прикрыты чехлами, чтобы не попадали снег и пыль:
Не используемая в данный момент вилка вставлена в холостой приёмник. Возле неё обычно есть надпись — «Не более 17 вагонов», «24 вагона», это предельное число вагонов, которое может питать локомотив.
Разъём отопления открывается специальным ключом, этим же ключом на локомотиве включается контактор. Так обеспечивается безопасность — ключ можно вынуть лишь при обесточенной цепи, и только после этого можно им соединить либо разъединить разъём:
Что такое локомотивный светофор и как он работает — в этой статье:
И на видео:
На электровозах переменного тока трансформатор имеет отдельную обмотку и в цепь отопления поезда идёт переменный ток, но нагревательным элементам котла всё равно, какой ток. На пульте у поздних ЧС4Т и у ЧС8 даже стоит амперметр цепи отопления:
Есть оборудованные для вождения пассажирских поездов грузовые ВЛ80. У них помимо ЭПТ есть и разъёмы отопления:
ЭПТ — пассажирский электропневматический тормоз:
Силовая схема у таких ВЛ80 доработана, тяговые (в «нормальном полёте» питающие тяговые двигатели) обмотки соединяются так, что дают около 3 кВ, в итоге электровоз передней секцией тянет, задней секцией питает вагоны. В кабине установлен дополнительный вольтметр, в режиме тяги он показывает напряжение на двигателях, дублируя штатный вольтметр, а при работе на отопление показывает напряжение отопления:
Если поезд в холодное время года ведёт локомотив без энергоснабжения поезда — проводники работают «на лопате», то есть топят котёл отопления углём и брикетами. Если с энергоснабжением — им полегче.
Но питание от локомотива котла отопления не решает большую проблему: вагонные генераторы — мощный тормоз. Давая двигателю компрессора кондиционера и другим потребителям 30 кВт электрической мощности, генератор отбирает у поезда с учётом всех потерь киловатт 50 механической. Это на ходу на скорости выше 35 — 40 км/ч, когда генератор включается в работу. Пока он не включится — какие-то киловатты уходят на трение и на раскрутку тяжёлого ротора.
В итоге при трогании локомотив помимо разгона вагонов должен раскручивать генераторы, а после включения на скорости 35 — 40 км/ч он их должен уже крутить в полную силу. Если состав длиной вагонов 15, и все с кондиционерами — то это 15 × 50 = 750 кВт только на генераторы. Мощность целого тягового двигателя! То есть одна ось 6-осного электровоза работает лишь на привод генераторов.
Поэтому в XXI веке на РЖД началось внедрение полного централизованного энергоснабжения пассажирских поездов. До этого оно было лишь на скоростных вроде «Авроры» Мск — СПб, где применение генераторов невозможно в принципе. Выше — снимок поезда «Жигули» Самара — Москва, сделанный в 2010 году, поезд сформирован из вагонов Тверского вагоностроительного завода (ТВЗ) модели 61-4440, у него новые тележки, как видим, без привода генератора.
На вагоне установлен электронный преобразователь вроде того, что я описывал в статье «ТЭД-22»:
Он преобразует 3000 вольт в 110 и другие нужные потребителям напряжения. Такой преобразователь под названием FSU 1.1 был создан ещё для вагонов международного сообщения, он называется 5-системным, так как может работать при напряжении 1,5 или 3 кВ на входе, на постоянном токе или переменном частотой 16,7 либо 50 Гц — на зарубежных дорогах встречаются разные стандарты.
А водяной системы отопления на таком вагоне вообще нет — воздух греют два стоящих в системе вентиляции электрокалорифера, они установлены над тамбурами.
Как питать вагон при движении по неэлектрифицированной дороге? Нужен тепловоз с системой энергоснабжения, называется он ТЭП70БС:
А зачем ему две пары вилок и розеток? Дело в том, что на электрифицированных участках энергоснабжение вагонов, как и электровоза, идёт по однопроводной схеме — ток поступает в вагоны по линии (через кабели, разъёмы), а возвращается по рельсам.
А для работы автоблокировки (светофоров) в составе пути есть изолирующие стыки (изостыки), это показано в статье «ТЭД-12» и на видео «Зелёная полоса-2»:
И чтобы силовой ток мог проходить в обход изолирующих стыков к подстанции — возле изостыков установлены дроссель-трансформаторы. На неэлектрифицированных линиях их нет, и попытка включить энергоснабжение поезда кончается выжиганием релейных шкафов светофоров — 3000 вольт, путешествуя от вагонов к тепловозу, обходят изостыки через них.
Поэтому для энергоснабжения состава на неэлектрифицированных линиях создана 2-проводная схема — один провод плюсовой, второй минусовой, его разъёмы окрашены синим. Вот, «отопление» подключено, хотя на дворе жаркое лето:
Есть ещё одно решение — тональные рельсовые цепи (ТРЦ), при которых изостыков нет, но это только на перегонах... Впрочем, о ТРЦ я расскажу в «Зелёной полосе». Поначалу тепловозы строились с обычной 1-проводной схемой, но после пары включений с нехорошим исходом от неё отказались, с номера 317 машины пошли с 2-проводной схемой, при ремонтах ею оборудуются и старые.
ТЭП70БС умеет «топить» благодаря новому генератору:
У простого ТЭП70 и у ТЭП70У от вала дизеля приводится генератор синхронный (ГС), питающий только тяговые двигатели, об этом рассказано в статье «ТЭД-8». А на ТЭП70БС установлен более сложный агрегат — АСТМ, агрегат синхронный тяговый, в нём помимо главного генератора, питающего ТЭДы, есть вспомогательный, питающий и цепи отопления, и возбуждение главного генератора — поэтому на этом тепловозе нет возбудителя синхронного (ВС).
Всего в генераторе аж 5 статорных обмоток — 1 и 2 работают на тягу, 3 и 4 питают цепи отопления, обмотка 5 питает возбуждение:
Как видим, обмотки 3 и 4 питают каждая свой выпрямительный мост, мосты выдают около 1,5 кВ (сейчас — по 1360 В) и соединены последовательно — в итоге в нагрузку идут положенные 3 кВ (сейчас — 2721 В). Вагоны берут 28 ампер — это мощность 2721× 28 = 76188 Вт, то есть 76 киловатт. В составе 6 вагонов, вполне может быть, что на каких-то работают кондиционеры.
Для общего развития сравним системы возбуждения обычного тепловоза, будь то 2ТЭ116У, 2ТЭ25КМ или ТЭП70У, и машины с АСТМ — ТЭП70БС:
На обычной машине возбудитель выдаёт однофазный переменный ток, он выпрямляется управляемым выпрямителем возбуждения (УВВ, он же БВК) и подаётся на возбуждение главного генератора, об этом подробно рассказано в статье «ТЭД-20»:
А на машинах с тяговым агрегатом (ТЭП70БС, 2ТЭ25К...) вспомогательный генератор вначале получает возбуждение от батареи через контактор КВГ3, а потом, когда намагнитится — переходит на самовозбуждение и через тиристорный мост 2 и контактор КВГ2 питается сам от себя. А через мост 1 и КВГ1 питает обмотку возбуждения главного генератора.
Вам интересен тепловоз 2ТЭ25К?
Но вернёмся к «двухэтажке». Вот купейный вагон 61-4465, вид сбоку:
Из-за фальшбортов плохо видно, но генератора на нём нет — да ему и поместиться негде, почти сразу за тележкой пол вагона ныряет глубоко вниз. Без локомотива или станционной колонки в таком вагоне будут холод и тьма (а летом — жара), но ситуация эта маловероятна.
Колонки 3000 В есть на более-менее крупных пассажирских станциях:
В комментариях неоднократно задали вопрос: почему компрессор нельзя приводить напрямую от колёсной пары, ведь у автомобилей привод именно прямой, от двигателя? Потому что нельзя будет запустить его на стоянке — например, для проверки в депо.
На этом пока всё!