WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 12 | 13 || 15 | 16 |   ...   | 41 |

Трехфазные асинхронные машины для привода вспомогательных нагрузок применяют также на электровозах и электропоездах переменного тока. Здесь имеется преобразователь однофазного переменного напряжения в трехфазное, называемый фазорасщепителем. На пассажирских электровозах переменного тока ЧС4 и ЧС8 в качестве вспомогательных машин используют электродвигатели постоянного тока, питаемые через выпрямители.

Принцип действия трехфазного асинхронного электродвигателя.

Остов этого двигателя (рис. 2.23,а), называемый статором (СТ), имеет вид полого цилиндра, набранного из листовой электротехнической стали. На внутренней поверхности статора расположены три обмотки, подключенные к трем фазам питающей сети А, В и С. Напряжения между каждым фазным и нулевым проводом uA, uB, uC изменяются по синусоидальному закону с частотой 50 Гц и периодом Т=0,02с (рис. 2.23,б).

Промежутки времени между максимальными значениями напряжений uA, uB, uC составляют одну треть периода, или 0,0067 с. При питании обмоток статора трехфазным напряжением северный полюс магнитного поля в момент времени t1 будет находиться в точке a, расположенной на оси фазной обмотки A (см. рис. 2.23,а). В момент времени t2 северный полюс магнитного поля переместится в точку b по центру фазной обмотки B. Еще через 0,0067 с в момент времени t3 северный полюс окажется в точке c, расположенной по оси фазной обмотки C.

Рис. 2.23. Схема, поясняющая принцип действия асинхронного электродвигателя переменного тока (а) и диаграмма трехфазного напряжения (б) Таким образом, неподвижные обмотки статора создают вращающееся магнитное поле. Например, рассматриваемая система обмоток создает вращающееся поле, которое совершает один оборот за 0,02 с, т. е. круговая частота его вращения равна 50 об/с, или 3000 об/мин.

Вращающееся магнитное поле, создаваемое обмотками статора, проходит через стальной сердечник ротора Р, пересекает замкнутую накоротко обмотку ротора ОР и наводит в ней ток. При взаимодействии магнитного поля статора и тока обмотки ротора создается вращающий момент, под действием которого Р начинает вращаться вокруг оси О в ту же сторону, что и магнитное поле статора. Частота вращения ротора асинхронного двигателя всегда несколько меньше частоты вращения магнитного поля статора, так как только в этом случае в обмотке ротора индуцируется ток.

Отсюда возникло название двигателя «асинхронный» (от греческого «асинхронос», т. е. не совпадающий по времени). Разность частот вращения магнитного поля статора и ротора называется скольжением, которое выражают в долях от частоты вращения магнитного поля статора.

Обычно скольжение составляет 3–6%.

Преимущества асинхронных двигателей по сравнению с коллекторными электродвигателями постоянного тока состоят в следующем: простота конструкции, отсутствие коллектора и щеток, значительно меньшая стоимость, более высокая надежность. Недостатки асинхронных двигателей связаны со сложностью регулирования частоты вращения и необходимостью преобразования на э.п.с. питающего напряжения в трехфазное. Эти недостатки создают определенные трудности в применении асинхронных двигателей в качестве тяговых, но не препятствуют их использованию в системах, привода вспомогательных машин.

В схеме электрической цепи вспомогательных машин электровозов переменного тока (рис. 2.24) обмотка трансформатора питает однофазным переменным током фазорасщепитель ФР, который по принципу действия аналогичен асинхронному электродвигателю. При вращении его ротора в обмотке третьей фазы индуцируется ЭДС, которая вместе с напряжением обмотки трансформатора образует трехфазную систему напряжений. От этой системы напряжения питаются трехфазные асинхронные моторвентиляторы МВ1–МВЗ, мотор-компрессор МК, и мотор-насос МН трансформатора. Конденсаторы С в этой системе служат для улучшения симметрии фаз трехфазного напряжения на электродвигателях вспомогательных машин.

Рис. 2.24. Электрическая схема вспомогательных машин э.п.с. переменного тока 2.6 Расположение электрооборудования на э.п.с.

Основные требования к расположению оборудования состоят в следующем: исключение возможности попадания людей под напряжение;

обеспечение необходимых изоляционных расстояний между частями электрооборудования, находящимися под высоким напряжением; удобство управления электровозом, его технического обслуживания и ремонта;

обеспечение охлаждения и защиты от загрязнения и атмосферных осадков;

обеспечение минимальной длины соединительных проводов, воздуховодов и трубопроводов; равномерное распределение нагрузки от силы тяжести между колесными парами и относительно продольной оси электровоза.

Тяговые электродвигатели на всех типах э.п.с. установлены на тележках. На крыше э.п.с. располагаются токоприемники, разрядники и главные резервуары тормозной системы. На э.п.с. переменного тока там же находится главный выключатель. Выход на крышу электровоза или моторного вагона разрешается только при условии, что с контактного провода снято напряжение и он заземлен.

Рассмотрим расположение оборудования на электровозе (рис. 2.25).

Головная часть кузова отведена для кабины управления 1, в которой находится контроллер машиниста, тормозные краны, кнопочные выключатели вспомогательных машин, измерительные приборы и рабочие места для машиниста и его помощника. Основное электрооборудование силовой цепи (контакторы 11, переключатели 10, пусковые резисторы 6 и 7, резисторы ослабления возбуждения 3 и 4) размещены в высоковольтной камере ВВК. Там же находится быстродействующий выключатель 2. При поднятом токоприемнике 5 дверь ВВК блокируется в закрытом положении пневматическим замком, что исключает возможность случайного входа в ВВК, при опущенном токоприемнике дверь может быть открыта для осмотра и технического обслуживания аппаратов. Отделение вспомогательных машин ОВМ обычно расположено в противоположном от кабины конце кузова; это сделано для снижения уровня шума в кабине. В ОВМ установлен мотор-вентилятор 8 с генератором управления для питания низковольтных цепей напряжением 50 В, мотор-компрессор 9 и мотор-генератор 12 для питания обмоток возбуждения в режиме рекуперации. В кузове электровоза предусмотрен коридор для прохода локомотивной бригады из одной кабины управления в другую.

Рис. 2.25. Схема расположения электрооборудования на электровозе постоянного тока ВЛНа электровозах переменного тока используют аналогичные принципы размещения оборудования. Отличительной особенностью является наличие трансформатора, который расположен в центре кузова как наиболее тяжелый элемент электрооборудования. В моторных вагонах внутреннее помещение кузова используется в качестве салона для пассажиров, а электрооборудование силовой цепи и вспомогательные машины располагаются под кузовом в специальных ящиках.

Электрооборудование для питания и регулирования тяговых двигателей моторного вагона электропоезда может быть частично размещено на прицепном вагоне, что позволяет несколько снизить массу моторного вагона. Обычно на прицепных вагонах электропоезда располагают и вспомогательные машины поезда. Особые трудности представляет исполнение электропоезда переменного тока, поскольку на моторном вагоне под кузовом приходится размещать трансформатор и выпрямитель (ограничение по высоте около 80 см).

Специфичным является размещение силового оборудования на высокоскоростных электропоездах, которые имеют конструктивную скорость 200–300 км/ч. Здесь необходимо обеспечить небольшие нагрузки колесной пары на ось 110–145 кН/ось. Поэтому в первых скоростных электропоездах, например ЭР200, мощность распределяли равномерно по осям поезда. В поезде ЭР200 только головные вагоны выполнены немоторными. Однако в последующем отошли от «распределенного» варианта и в современных высокоскоростных электропоездах все силовое оборудование концентрируют в головных вагонах, выполняя их как электровозы, т.е. без пассажирских салонов. Все промежуточные вагоны в такой схеме электропоезда – прицепные. По такому «концентрированному» принципу выполнены французские электропоезда TGV и немецкие электропоезда ICE. При этом мощность головного моторного вагона, т.е.

фактически электровоза составляет 4000–5000 кВт. Однако окончательно вопрос о целесообразном размещении электрооборудования в скоростном электропоезде еще не может считаться окончательным решенным.

Новые электропоезда выполняют и с распределенным принципом, когда все вагоны являются моторными (немецкий электропоезд ICE–3).

3. МЕХАНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ЭЛЕКТРОВОЗОВ И ЭЛЕКТРОПОЕЗДОВ ПОСТОЯННОГО И ПЕРЕМЕННОГО ТОКА 3.1. Общие сведения Механическая часть электроподвижного состава это совокупность механических устройств, предназначенных для передачи сил на рельсовый путь и состав.

По отношению к железнодорожному пути силы могут иметь различные направления и соответственно этому их называют вертикальными, продольными и поперечными (горизонтальными) силами.

В зависимости от того изменяются ли эти силы по времени или нет, различают силы статические и динамические. Статические силы – это силы веса, определяемые массами, находящимися в поле сил тяжести с ускорением свободного падения g.

Сила веса электровоза, иногда её называют силой тяжести, имеет важную роль в создании силы сцепления колеса с рельсом и затем силы тяги электровоза, действующей на его автосцепке. Часть этой силы, равная силе веса электровоза, делённой на число его осей, прижимает колёсную пару к рельсу. Эта сила определяется массой электровоза, приходящейся на одну его движущую ось. В этом отношении вес электровоза имеет важное значение, так как при малом его весе невозможно реализовать требуемую силу сцепления колеса с рельсом.

Сила веса электровоза складывается из силы от веса кузова с его оборудованием и тележек, называемых иногда ходовой, или экипажной частью. Кузов предназначен для размещения кабин управления, электрического и пневматического оборудования, сцепных приборов (автосцепок и их поглощающих аппаратов). На электропоездах электрическое оборудование, как правило, размещают на крыше и под кузовом, для того чтобы освободить место в кузове для размещения пассажиров и служебных помещений (кабины управления, туалетов).

Динамические силы имеют разную природу возникновения и величина их зависит от времени. Иногда изменяющиеся во времени силы можно при рассмотрении их в короткий промежуток времени считать почти статическими (квазистатическими). Динамические силы имеют негативную особенность, которая связана со скоростью движения и заключается в том, что с ростом скорости силы взаимодействия с железнодорожным путём возрастают до значительной величины, иногда превышающей силу давления колеса на рельс. Это обстоятельство влияет на безопасное движение колеса по рельсу и не должно допускаться. Уменьшение динамических сил можно осуществить снижением величины массы электровоза. Однако это может привести к уменьшению реализуемой силы тяги по сцеплению колеса с рельсом. Таким образом, возникает противоречивая ситуация: для увеличения реализуемой силы необходимо увеличивать массу электровоза, а для снижения сил, действующих на путь, уменьшать массу.

Для того чтобы разрешить это противоречие и не снижать общей массы электровоза и сил давления колёс на рельсы, а также не допускать роста динамических сил сверх нормативных при максимальной скорости движения (конструкционной скорости) используют принцип, положенный в основу конструирования ходовых частей подвижного состава и, в частности, электровозов. Этот принцип можно кратко назвать «принципом разделения масс». Он заключается в том, что для снижения динамических сил уменьшают величину массы, непосредственно взаимодействующей с железнодорожным путём. При этом вес электровоза не меняется, а его общая масса разделяется на несколько масс, соединённых между собой упругими элементами (обычно пружинами). Таким образом, взаимодействие электровоза с путём распределяется по времени, т.е.

сначала взаимодействует масса непосредственно контактирующая с рельсом, затем следующая упруго связанная с ней и так далее, при этом каждая последующая масса занимает положение близкое к статическому по отношению к взаимодействующей в данный момент массе.

Результатом реализации этого принципа явилось появление тележечных электровозов в отличие от электровозов с общей рамой.

Например, на рис. 3.1 показан электровоз, который имеет общую раму и рычажную тяговую передачу, а на рис. 3.2 современный электровоз ВЛ80 с двухосными тележками и индивидуальным приводом колёсных пар.

Эти рисунки отражают этапы истории развития ходовой (механической) части электровозов, связанные с уменьшением массы частей непосредственно взаимодействующей с путём.

Рис. 3.1 Рамный электровоз Рис. 3.2 Электровоз с тележками 3.2 Назначение основных узлов и классификация механической части Тележки подвижного состава снижают динамические силы взаимодействия электровоза с путём при движении его по кривым и прямым участкам пути. Тележки обычно состоят из рамы, рессорных комплектов или устройств, выполняющих роль упругих элементов.

Моторные тележки электровозов и электропоездов оборудуют тяговыми электродвигателями, которые вращают колёсные пары, через тяговую передачу. Последняя включает в себя редуктор и тяговую муфту.

Редуктор снижает частоту вращения вала якоря тягового электродвигателя и одновременно увеличивает вращающий момент, передаваемый на колёсную пару.

Тяговая муфта состоит из шарнирно-рычажного или карданного механизма и обеспечивает передачу вращающего момента в условиях статических и динамических взаимных перемещений вала тягового двигателя и вала редуктора. В других конструкциях тяговая муфта обеспечивает передачу вращающего момента в условиях статических и динамических перемещений центра большого зубчатого колеса редуктора относительно оси колёсной пары. Совокупность названных устройств образует тяговый привод.

Колёсная пара состоит из двух колёс, насаженных на ось, и предназначеных для восприятия и передачи на путь различных сил и в первую очередь сил тяги и веса кузова и тележек. Кроме того, под действием передаваемого на них тягового или тормозного моментов они развивают силы тяги и торможения в местах контакта колёс с рельсами.

Благодаря особой форме поперечного профиля колёс колёсная пара выполняет функцию направления движения электровоза в рельсовой колее как в кривой, так и на прямых участках пути. При этом колёсная пара воспринимает поперечные (горизонтальные) силы, действующие на неё при взаимодействии рельса и колёс.

Pages:     | 1 |   ...   | 12 | 13 || 15 | 16 |   ...   | 41 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.