Електровоз

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Електровоз ЧС2 на станції Слов'янськ
Електровоз ЧС4Т
Електровоз ЧС7 на станції Севастополь
Електропоїзди С і ЕР2 у депо Слов'янськ

Електровоз (англ. electric locomotive; нім. Elektrolokomotive, E-Lok) — локомотив, що приводиться в рух тяговими електродвигунами, які живляться електричним струмом від контактної мережі.

Загальна інформація[ред.ред. код]

З контактною мережею з'єднується струмознімачем, а з рейками (зворотним проводом електричного кола) — колісними парами. Рух від електродвигунів до коліс електровоза передається механічною передачею. Розрізняють: кар’єрні електровози і тягові агрегати, маневрові електровози для внутрішньозаводського транспорту і маневрово-вивізної роботи на підземних коліях великих промислових підприємств, спеціальні та рудникові.

Кар’єрні електровози розрізняють змінного і постійного струму. На відкритих роботах електровози використовується для перевезення технологічних і допоміжних вантажів. Більшість кар’єрних електровозів електрифіковані на постійному струмі напругою 1500 В. Виїзні колії мають уклон 40 0/00. Експлуатують електровози німецького (EL1, EL2) та чеського виробництва (21Е, 26Е) на постійному струмі, зчіпною масою 100….180 т. Складаються електровози із візків, кузова, гальмівного і пневматичного обладнання, тягових двигунів, допоміжних електричних машин, трансформаторів і статичних перетворювачів, електричних апаратів, джерел автономного живлення.

В основі локомотивного парку вітчизняних вугільних шахт — акумуляторні електровози (бл. 70 %), рудних — контактні електровози (бл. 100 %). Застосовуються також безконтактні електровози змінного струму підвищеної частоти (50 кГц), які отримують електроенергію за рахунок індуктивного зв'язку струмоприймача електровози з кабельною тяговою мережею. Акумуляторні електровози зчіпної маси 2, 5, 7, 10, 14, 16 і 28 т розраховані на тривалі швидкості 5,5-18 км/год. За кордоном виготовляються шахтні контактні електровози зі зчіпною масою 4—45 т при тривалих швидкостях 5—25 км/год і акумуляторні електровози з відповідними параметрами 3—45 т і 5—15 км/год.

Основні елементи електровоза[ред.ред. код]

Електровоз включає раму, привод, ходову частину, ресори, гальмову і пісочну системи, зчіпні і буферні пристрої.

Рама в акумуляторному локомотиві являє собою жорстку зварну конструкцію, а в контактному — розбірну, її виготовляють із поздовжніх і поперечних сталевих листів. У передній її частині розташовують кабіну, де розміщують сидіння машиніста, контролер, пульт керування гальмовою і пісочною системами, сигнальний дзвінок та ін., у середній — привід, пристосування для зміни батарейного ящика і гальмові пристрої, в задній — пускові опори.

Привод, як правило, складається з двох тягових двигунів (постійного струму послідовного збудження) і одно- або двоступінчастого редуктора із зубчатою передачею, який передає обертовий момент колісній парі. На окремих типах локомотивів застосовуються гідропередячі, що дозволяють безступінчасте регулювати швидкість руху. Крім того, завдяки їм можна спростити електроустаткування і зменшити втрати енергії. Привод—індивідуальний,тобто кожна колісна пара приводиться в рух окремим електродвигуном.

Ходова частина включає колісні пари (ходова вісь із зубчатим колесом, колісні центри, бандажі) і букси, що являють собою з'єднувальні ланки між приводом і рамою, зв'язаною, в свою чергу, з буксами за допомогою листових або циліндричних пружин. Залежно від того, як з'єднана рама з ресорами, розрізняють індивідуальне і балансирне підвішування. У першому випадку ресори опираються на раму обома кінцями і кожна з них працює самостійно, а в другому—перерозподіл навантаження на колісні пари забезпечується за допомогою поперечних або поздовжніх балансів.

Ресорна підвіска рами дозволяє пом'якшити (поглинути) удари і поштовхи при проходженні локомотива по стиках рейок, стрілочних переводах і нерівностях колій. Вона більш рівномірно передає зчіпну масу електровоза на колеса, а також створює сприятливіші умови для роботи обслуговуючого персоналу.

Гальма на локомотивах можуть бути встановлені трьох різновидів: колодкові (з ручним, пневматичним або гідравлічним приводами), електродинамічні (гальмування тяговими двигунами), рейкові електромагнітні.

На локомотивах, які працюють в підземних умовах, найчастіше зустрічаються колодкові гальма, що складаються із ряду горизонтальних і вертикальних тяг, колодок і привода.

Пісочна система призначена для подання під колеса електровоза піску, який поліпшує їхнє зчеплення з рейками, що особливо важливо під час пуску і гальмування важких составів у виробках із забрудненими рейками. Ця система складається із задніх і передніх пісочниць, тяг і важелів, які приводяться в дію рукояткою, розташованою в кабіні машиніста.

Зчіпні і буферні пристрої забезпечують з'єднання локомотива з вагонетками, пом'якшують удари і захищають його устаткування від пошкоджень. За конструкцією буфери ділять на еластичні (під-пружинені і з гумовим прошарком), а також жорсткі (литі, чавунні й стальні).

Електроустаткування — це тягова апаратура, яка служить для підведення живлення до двигунів (струмознімачі, вимикачі, контролери, роз'єднувачі і пускові опори). Вона дозволяє вмикати і вимикати тягові машини, а також регулювати швидкість руху.

Струмознімачі бувають дугові, пантографні (на поверхні), штангові і спеціальні. Найбільше поширення набули перші два типи. Зокрема, пантографні струмознімачі забезпечують надійне з'єднання з контактним дротом, не потребують перестановки при зміні напряму руху, зручні для дистанційного керування локомотивом.

Автоматичні вимикачі захищають силове електричне коло від перевантажень і коротких замикань. Включення і виключення тягових двигунів, а також зміна режимів пуху, в тому числі і реверсування, проводять за допомогою контролера, який складається із сталевого корпусу, кулачкових елементів, головного і реверсивного барабанів. Останні мають механічне блокування, що дозволяє проводити реверсування тільки при нульовому розташуванні головної рукоятки контролера. При обертанні головного барабана в певній послідовності замикаються і розмикаються контакти, чим досягається необхідне з'єднання електричних ліній.

Пускогальмові опори обмежують струм тягових електродвигунів при запуску і використовуються також для розсіювання енергії при динамічному гальмуванні.

Електровози підземного транспорту[ред.ред. код]

З історії електровозів підземного транспорту[ред.ред. код]

У 1921 р. на шахті № 1 у м. Донецьк почав діяти перший у Донбасі електропоїзд.

Особливості електровозів підземного транспорту[ред.ред. код]

Двигуни контактних електровозів живляться постійним струмом (напругою 250...550 В) від мідного провода спеціального профіля, який підвішується вздовж відкаточної виробки і закріплюється лінійною арматурою.

Основний тип установок для живлення контактної сітки — автоматизовані шахтні тягові підстанції АТП-500/275 на напівпровідникових кремнійових випрямлячах, які перетворюють трьохфазний змінний струм частотою 50 Гц в постійний.

Джерелом енергії вітчизняних акумуляторних електровозів служать лужні залізонікелеві елементи типу ТЖНШ. Батареї із них міцні, мають великий строк служби і можуть зберігатися в розрядженому або напіврозрядженому стані. Позначаються вони, наприклад, так: 96ТЖНШ-350 (96 тягових залізонікелевих елементів місткістю 350 А-г).

Акумулятори знаходяться в батарейному ящику. Виготовлений із сталевих листів і покритий всередині електроізоляційним матеріалом, він захищає елементи від механічних пошкоджень і попадання бруду. Зверху ящик закривається сталевою кришкою, де розташовані щільові пакети, призначені для розвантаження цієї місткості від внутрішнього тиску, який може виникнути тут при вибухові газу, а також для допоміжної ве;лиляції з метою виведення киснево-водневої суміші, що виникає при роботі батареї.

Окислення водню, який виділяється із акумуляторів, проходить за допомогою спеціальних каталізаторів. Заряджають батареї напівпровідниковими пристроями ЗУК-75/120 і ЗУК-155/230 М з кремнійовими вентилями.

Заряджувальні камери, обладнані столами в один ряд, розташовують в спеціальних місцях з відокремленим провітрюванням або на розширенні відкаточних виробок. Батареї переставляють кран-балками. Для заливання в акумулятори води служать напірний бачок і перекачувальний насос. Поряд з камерою знаходиться підстанція із заряджувальними пристроями.

Спеціальні електровози[ред.ред. код]

  • Високочастотний електровоз, який використовують у виробках вибухонебезпечних шахт. Складається із двох основних частин: верхньої — приймально-силової, апаратура якої закріплена в опорно-рамній конструкції, і нижньої — ходової, що включає раму, привід, гідравлічну гальмову і пісочну системи, контролер і реверсор.
Акумуляторний електровоз

Принцип дії такого електровоза заснований на передачі енергії від тягової мережі до локомотива без електричного контакту (електромагнітною індукцією). Генератор підстанції живить цю мережу (два кабелі на гнучких підвісках) стабільним, що не залежить від навантаження, струмом високої частоти (5 кГц).

Енергоприймач електровоза складається із феромагнітного сердечника і кількох витків високочастотного кабелю. Таким чином, тягова мережа і енергоприймач утворюють трансформатор, роль первинної обмотки якого виконує мережа, а вторинної — електроприймач. Наведена в останньому ЕРС високої частоти випрямляється кремнійовими випрямлячами. Керування двигунами — безреостатне, безступінчасте.

  • Інерційний локомотив (гіровоз) призначений для транспортування составів вагонеток по рейкових коліях горизонтальних виробок шахт, небезпечних по газу або пилу.
  • Акумуляторний електровоз — спеціальний електровоз для застосування у гірництві.

Регулювання швидкості електровозів постійного струму[ред.ред. код]

На електровозах постійного струму (ВЛ23, ВЛ8, ВЛ10, ВЛ11 тощо) для плавного рушення з місця послідовно з тяговими двигунами підключається опір, який обмежує силу струму і напругу, що подається на тягові електродвигуни. При рушенні з місця усі тягові електродвигуни з'єднані між собою послідовно. При наборі швидкості проти електрорухома сила у двигунах збільшується і сила струму падає. Тому для збільшення швидкості опір поступово виводиться (закорочується). Рух електровоза із введеним послідовно двигунам опором обмежений за часом, тому що при проходженні струму через резистори вони нагріваються. Положення контролера, при яких електровоз рухається із введеним опором, називається неходовим (відповідно положення, при яких весь опір виведений - ходові).
Коли весь опір виведений, для подальшого набору швидкості електровозу виконується переключення з'єднання тягових двигунів. Є три види з'єднання тягових двигунів:
С - послідовне;
СП - послідовно-паралельне;
П - паралельне;
Відповідно, з з'єднання С переходять на з'єднання СП, а зі з'єднання СП на з'єднання П.
При з'єднанні "С" усі тягові двигуни обох секцій (для електровозів ВЛ8, ВЛ10, ВЛ11) з'єднанні між собою послідовно (через секції з'єднання відбувається через високовольтне міжкузовне з'єднання). При режимі "СП" послідовно з'єднані двигуни кожної секції окремо (чотири двигуна), а відносно друг друга кожна секція паралельно з'єднана - тобто два паралельно з'єднаних ланцюга по чотири тягових двигуни. При режимі П у кожній секції окремо підключено по два тягових двигуна послідовно, але ці два ланцюга підключені паралельно - відносно всього електровоза утворюється чотири ланцюга, з'єднані між собою паралельно по два послідовно з'єднаних двигуна у кожному.
На ходових положеннях контролера при будь-якому з'єднанні можна збільшити швидкість електровоза шляхом шунтування обмотки збудження тягового двигуна (паралельно обмотки збудження підключається опір, і частина струму проходить по ньому).
Для захисту силового ланцюга від короткого замикання при великих струмах на електровозах стоїть швидкодіючий вимикач (напр. БВП-5), невеликих струмів (відносно) диференціальні реле, які діють на відключення швидкодіючого вимикача. Для захисту тягових двигунів від перевантаження застосовано реле перевантаження, яке вимикає швидкодіючий вимикач при збільшенні струмів на тягових двигунах більше встановленої норми.

Див. також[ред.ред. код]

Література[ред.ред. код]