Лекция 3 Электровозы постоянного и переменного тока. Способы регулирования скорости

Лекция №3
Электровозы
постоянного
и переменного тока.
Схемы и способы
регулирования скорости.
Железнодорожная электрификация – комплекс
технических средств и мероприятий,
выполненный на участке ж.д. для возможности
эксплуатации на ней электроподвижного
состава (ЭПС).
Электроподвижной состав (электровозы и
электропоезда) – тип ТПС, использующий
внешний источник энергии, и преобразующий
электроэнергию в механическое движение
колесных пар.
Классификация систем электрификации
- по типу проводников тока:
- с контактной подвеской;
- с контактным рельсом;
- по роду тока:
- постоянного (=);
- переменного (~);
- по напряжению;
- по частоте тока;
- по числу фаз.
Наиболее распространены следующие системы:
=3000 В;
=1500 В;
~25 кВ, 50 Гц;
~15 кВ, 16 2/3 Гц (пониженная частота позволяет использовать
асинхронные двигатели переменного тока)
Данные по электрификации:
Протяженность ж.д. Украины 22,7 тыс. км,
из них электрифицировано 9,7 тыс. км (42,5%).
(данные 2008 г.)
Постоянный ток:
Переменный ток:
=3000 В;
~25 кВ, 50 Гц.
Т.о., Украина занимает 10-е место в мире и 6-е место в
Европе по объемам электрификации.
Железные дороги потребляют ок. 10% вырабатываемой в
стране эл.-энергии.
До 2020 г. планируется электрифицировать еще 2254 км...
В Швейцарии электрифицировано 98% ж.д.,
в США – меньше 1%.
В ЭПС различают следующие
электрические цепи:
- силовую – содержит устройства,
предназначенные для реализации тяговой
мощности;
- вспомогательную – оборудование для
обеспечения собственных нужд ЭПС;
- управления – низковольтные цепи
(50 В), передающие управляющие
команды машиниста к оборудованию, цепи
защиты и т.п.
Iе
QS
Uкс
QF
ТЭД
ОВ
Принципиальная
схема силовой
цепи электровоза
постоянного тока
Принцип регулирования ТЭД
постоянного тока
последовательного возбуждения
Fкд  Сд  Ф  І д
Uд  Iд R
vд  Cдv
Ф
2  Сэм   
Сдм 
Dк
3,6    Dк  nд
Сдv 
60    Сэдс
Способы регулирования скорости
ЭПС постоянного тока:
1) реостатный пуск;
2) перегруппировка двигателей;
3) режим ослабления возбуждения;
При реостатном пуске к группе ТЭД
последовательно подключают секции пускового
реостата (Rр).
Это дает возможность ограничить пусковой ток
ТЭД (не более 550…750 А).
nд 
U д  Iд (R  Rр )
C1Ф
U д  nдC1Ф
 Iд 
(R  Rр )
Реостатный пуск
На электровозе ВЛ8 предусмотрено 15 позиций
реостатного пуска (16-я позиция ходовая,
сопротивления полностью выведены)
На электровозе ДЕ1 предусмотрено 23 позиций
реостатного пуска на соединении С, по 15 на
соединениях СП и П.
Недостатки реостатного пуска –
неэкономичность (потеря значительной
части электроэнергии в виде теплоты).
Перегруппировка ТЭД
Для 8-осных электровозов:
режим С
375 В на одном ТЭД
режим СП
750 В на одном ТЭД
режим П
1500 В на одном ТЭД
0…25 км/ч
10…60 км/ч
40…100 км/ч
Ослабление возбуждения
Параллельно обмотке
возбуждения включаются
группы резисторов (шунтов)
ОП1
ОП2
ОП3
ОП4
ВЛ8
75%
55%
43%
36%
ДЕ1
78%
65%
57%
43%
Ослабление поля
возбуждения дает
возможность повысить
скорость при том же
соединении ТЭД.
Тяговая характеристика электровоза
ВЛ8
Реверсирование ТЭД
Производится путем изменения направления тока
(и соответственно, магнитного потока) главных полюсов
Принципиальная схема силовой цепи
электровоза постоянного тока (соединение С)
Основные электрические машины ЭПС:
-
тяговые электродвигатели (ТЭД);
мотор-вентиляторы (МВ);
мотор-компрессоры (МК);
генераторы управления;
преобразователи (мотор-возбудители);
мотор-насосы (МН).
Вспомогательные машины.
Мотор-вентилятор
• МВ создает принудительную вентиляцию
для охлаждения машин и аппаратов ЭПС.
Воздух подается на охлаждение наиболее нагруженных
узлов ЭПС: ТЭД, быстродействующий выключатель,
пусковые резисторы, мотор-компрессор.
МВ состоит из электродвигателя (мотора) и вентиляторного
колеса.
Вспомогательные машины.
Мотор-вентилятор
Вспомогательные машины.
Мотор-компрессор
• МК служит для создания запаса сжатого
воздуха давлением 7…10 атм. (0,7…1,0 МПа).
Сжатый воздух нужен для работы тормозной системы, подачи
песка, а также привода аппаратов.
Электрические аппараты.
Токоприемник
• служит для подвода тока от контактной
сети к электровозу.
Основные требования к работе: обеспечить нажатие на
контактный провод, при котором будет надежный токосъем
(без отрывов от провода) и вместе с тем минимальный износ
трущихся поверхностей.
В среднем нажатие составляет 100…130 кН.
Применяются контактные вставки медные с
угольным или графитовым покрытием,
меднокерамические.
Электрические аппараты.
Токоприемник
Электрические аппараты.
Крышевой разъединитель
• нужен для исключения подачи напряжения
на ЭПС при проведении ремонтных робот, в
др. экстренных случаях.
Отключаются вручную из кузова электровоза.
Электрические аппараты.
Быстродействующий выключатель
• БВ отключает подачу напряжения на ЭПС
по команде машиниста и в случае
возникновения короткого замыкания и
перегрузки.
БВ защищает силовую и вспомогательную
цепи.
БВ регулируют на определенный ток, при
котором он срабатывает, называемый током
уставки.
Электрические аппараты.
Быстродействующий выключатель
На ВЛ8 БВП-3А, на ДЕ1 БВП-5А
+100
Iуст= 2500 -50 А,
максимальный ток 10 000 А и 17 000 А соотв.
Быстродействующий
выключатель
Электрические аппараты.
Коммутирующая аппаратура
В качестве коммутирующих аппаратов в силовых
цепях электровозов используют:
- индивидуальные контакторы
(бывают электропневматические и
электромагнитные);
- групповые контакторы (контроллеры) с
приводами различных систем для дистанционного
управления;
- переключатели и разъединители.
Принципиальная
схема
высоковольтных
вспомогательных
цепей
электровоза ВЛ11
Принципиальная схема
силовой цепи электровоза
переменного тока
На эпс пер. тока – ТЭД пульсирующего тока
ТЭД работают на напруге 900…1600 В
Способы регулирования скорости
ЭПС переменного тока:
1) регулирование напряжения вторичной
обмотки тягового трансформатора;
3) режим ослабления возбуждения;
Регулирование напряжения на двигателях
электровоза переменного тока на
вторичной обмотке трансформатора
w1 U 1

w2 U 2
Регулировочная обмотка содержит 32…35 секций