Electrical Equipment of Passenger Cars

Электрооборудование пассажирских вагонов
ВВЕДЕНИЕ
I.
Основные сведения
Внутри корпуса вагона и на вагоне имеются разнообразные приборы, и
оборудование
работа
которых
связана
с
выработкой
и
потреблением
вагона называется
комплекс
электроэнергии.
Системой
электроснабжения
электрооборудования
предназначенный
для
выработки
и
распределения
электроэнергии потребителям вагона.
В основном системы энергоснабжения пассажирского вагона делятся на два
вида:
1. Централизованная система энергоснабжения – в составе поезда все вагоны
потребляют электроэнергию от одного источника тока электростанции, или в
дизельных поездах дизель-электростанции имеющей 2-3 генератора, общей
мощностью от 400 до 600 КВт, каждый вагон имеет аккумуляторную батарею
напряжением 50 V, или в электричках – от высоковольтной сети через электровоз.
2. Автономная система энергоснабжения – каждый вагон имеет свои
источники тока. Получила наибольшее распространение – применяется только
постоянный ток, отцепка вагона не влияет на работу потребителей электроэнергии.
Возможно
и
применение смешанной
системы
энергоснабжения –
все
потребители вагона потребляют электроэнергию от основных источников тока, а
на тэны котла подается ток высокого напряжения 3000V от высоковольтной сети
через электровоз – применяется только на электрифицированных участках пути и
при наличии комбинированного отопления.
Источники тока:
Генератор – главный источник тока, вырабатывает электроток при движении
вагона идущий на сеть потребителей вагона и на зарядку аккумуляторной батареи.
При скорости 20-40 км/ч начинает работать.
Аккумуляторная батарея – резервный источник тока, все потребители вагона
(кроме мощных) во время стоянки, на малых скоростях, в аварийных ситуациях
потребляют электроэнергию от аккумуляторной батареи.
Все электрооборудование вагона имеет двухполюсную защиту от коротких
замыканий на корпус вагона, изоляция проводов рассчитана: низковольтных
(50V/110V) – до 1000V; высоковольтных (3000V) – до 8000V.
Потребители – то что работает от электричества, потребляет электрический
ток.
II.
Расположение электрооборудования вагона и условия работы
Все электрооборудование вагона делится на два вида:
1. Подвагонное – расположенное под вагоном, по своим габаритам и условиям
работы не может устанавливаться внутри вагона.
1.
генератор с приводом;
2.
аккумуляторная батарея;
3.
подвагонные электромагистрали:
1.
низковольтная – 50V;
2.
высоковольтная – 3000V;
3.
магистраль электропневматического тормоза.
4.
коммутационная и защитная аппаратура;
5.
обогреватели труб;
6.
электромашинные преобразователи люминесцентного освещения;
7.
двигатели компрессора, вентилятора, установки кондиционирования
воздуха;
8.
высоковольтный ящик с защитной аппаратурой:
9.
выпрямители;
10.
межвагонные соединения.
2. Внутреннее:
1.
потребители электроэнергии;
2.
аппаратура управления (электрощит …);
3.
аппаратура
контроля
за
работой
электрооборудования
–
измерительные приборы, амперметр, вольтметр…
4.
осветительное оборудование – лампы накаливания и люминесцентного
освещения, индивидуальное освещение (софиты);
5.
двигатель вентилятора;
6.
нагревательные элементы котла и титана (тэны);
7.
умформер – нерабочая сторона вагона;
8.
двигатель циркуляционного насоса;
9.
распределительный шкаф или пульт управления.
Условия работы электрооборудования вагона. Электрооборудование вагона
сложно по устройству и работает в сложных условиях. В процессе работы на него
воздействуют: динамические усилия, возникающие в результате вибрации, толчков
– особенно на больших скоростях; атмосферное воздействие – зимой, при низких
температурах снижается механическая прочность, замерзает смазка, вследствие
чего снижается КПД, но увеличивается сопротивление, изолирующий материал
проводов становится хрупким, увеличивается ломкость металлических узлов и
агрегатов, летом, при высоких температурах плохо охлаждаются механизмы,
увеличивается
коррозия
электрооборудования.
В
металла,
влага
связи
этим
с
и
к
грязь
затрудняют
работу
электрооборудованию
вагона
предъявляются повышенные требования: оно должно обеспечить высокую
эксплутационную надежность и механическую прочность при разности температур
от +40 до -50ОС и относительной влажности 95%.
Электрооборудование пассажирских вагонов делится на низковольтное и
высоковольтное. Также электрооборудование делится на внутривагонное и
подвагонное.
Иллюстрации
схем
расположения
низковольтного
электрооборудования в пассажирских вагонах:
и
высоковольтного
Низковольтное электрооборудование
Назначение:
обеспечивает
питание
потребителей
электроэнергии
при
движении и на стоянке. Некоторые элементы низковольтного оборудования:
•
осветительные приборы (лампы накаливания и люминесцентные);
•
электрические приводы вентиляторов, насосов, компрессоров;
•
электронагревательные приборы (электрические печи и калориферы);
•
аппаратура автоматического регулирования источников электрической
энергии (регуляторы напряжения, ограничители тока).
Расположение: внутри вагона устанавливаются потребители электроэнергии,
аппаратура управления, защиты, контроля и сигнализации. Под вагоном
размещаются источники электрической энергии, а также все потребители,
коммутационная и защитная аппаратура, которые по своим габаритным размерам,
условиям работы не могут быть установлены внутри вагона.
Высоковольтное электрооборудование
Назначение: обеспечивает отопление комбинированным способом с запиткой
от электрической сети напряжением (в зависимости от типа электровоза) — 3000 В
постоянного или 25 000 В переменного тока. Кроме этого, элементы системы
высоковольтного оборудования выполняют вспомогательные функции для
надёжной и безаварийной работы всей электроцепи.
Расположение: под вагоном находится подвагонный высоковольтный кабель
(магистраль), расположенные с обеих сторон вагона холостые и токоприёмные
розетки, высоковольтный подвагонный ящик.
Особенности:
•
Если электрическая система поезда работает на постоянном токе, отопление
вагона обеспечивается электропитанием от электровоза без токопреобразования.
Ток идёт через подвагонные магистрали напряжением 3000 В, которые
объединяются между собой с помощью междувагонных соединений высокого
напряжения.
Подвагонный ящик размещает элементы коммутации и защиты электроцепей
•
номинального напряжения 3000 В, используемого для повышения температуры
теплоносителя в вагонном отопительном котле.
Заземление
При
работе
с
высоковольтным
оборудованием для
обеспечения
безопасности вагон необходимо заземлять. Заземлению подлежат следующие
узлы:
•
вагонный кузов с рамой тележки — с обеих сторон;
•
рама с каждой тележной буксой;
•
высоковольтный ящик — в двух местах;
•
электрические печи, калорифер, котёл — в двух местах;
•
корпусы розеток — холостых и токоприёмных.
Заземление осуществляется специальными шунтами в виде соединяющегося
двумя болтами сплетённого или скрученного многожильного провода без
изоляции.
Источники электроснабжения
Для низковольтного электроснабжения используются, например:
•
Генератор — главный источник тока, вырабатывает электроток при
движении вагона, который идёт на сеть потребителей и на зарядку аккумуляторной
батареи.
•
Аккумуляторная батарея — резервный источник тока, все потребители
вагона (кроме мощных) во время стоянки, на малых скоростях, в аварийных
ситуациях потребляют электроэнергию от аккумуляторной батареи.
Для высоковольтного электроснабжения могут использоваться, например:
•
от
Централизованная система — потребители всех вагонов получают питание
локомотива
или
специального
вагона-электростанции.
Источниками
электрической энергии служат дизель-генераторные агрегаты или специальные
преобразователи, питающиеся от контактной сети напряжением 3 кВ постоянного
тока или 25 кВ переменного тока через токоприёмник электровоза.
Смешанная система — все потребители вагона потребляют электроэнергию от
основных источников тока, а на тэны котла подаётся ток высокого напряжения
3000 В от высоковольтной сети через электровоз — применяется только на
электрифицированных
участках
пути
и
при
наличии
комбинированного
отопления.
Электрическое оборудование используется для питания освещения вагонов,
вентиляции, отопления и подогрева подаваемого воздуха в зимнее время и
охлаждения его летом.
В зимнее время электронагревательные приборы позволяют поддерживать
температуру воздуха в вагоне +20+2 °С при температуре наружного воздуха —40
°С, а в летнее время с помощью приборов охлаждения — поддерживать +24±2 °С
при температуре наружного воздуха до +40 °С. Электрооборудование используется
также для охлаждения продуктов питания в вагонах-ресторанах, в вагонах-буфетах
и пассажирских вагонах, охлаждения устройств радиовещания и связи, облегчения
труда
работников
поездной
бригады
(пылесосы,
насосы
отопления,
водоснабжения), для обеспечения безопасности движения (сигнализация о нагреве
букс и о других неисправностях в различных системах электрооборудования и др.).
По назначению вагонное электрооборудование можно разделить на следующие
основные группы:
•
— источники электроэнергии — основные (генераторы) и резервные
(аккумуляторные батареи). Генераторы пассажирских вагонов приводятся в
действие от оси колесных пар и служат для питания всех потребителей вагона и
подзарядки аккумуляторной батареи;
•
— преобразователи рода тока и напряжения;
•
— устройства для электрического освещения вагонов с лампами накаливания
и люминесцентными лампами;
•
— электрические приводы вентиляторов, насосов, компрессоров и др.;
•
— электронагревательные приборы (электрические печи и калориферы);
•
аппаратура для защиты автоматического регулирования параметров
источников питания и потребителей электроэнергии (регуляторы напряжения,
ограничители тока и др.);
•
пускорегулирующая аппаратура для включения и отключения потребителей
электроэнергии (электрических двигателей и др.);
•
электроизмерительные приборы;
•
вагонная электрическая сеть.
По уровню потребляемого напряжения вагонное электрооборудование можно
разделить на низковольтное — до 1000 В и на высоковольтное — выше 1000 В.
К высоковольтному оборудованию относятся высоковольтные магистрали,
питающие вагоны. Все остальное электрооборудование работает на напряжении до
1000 В
По расположению все электрическое оборудование пассажирских вагонов
подразделяется на внутривагонное и подвагонное.
Внутри
вагона
установлены
потребители
электроэнергии,
аппаратура
управления, защиты, контроля и сигнализации: осветительные приборы, двигатель
вентиляционного агрегата, нагревательные элементы кипятильника, электрических
печей и калорифера, двигатели циркуляционных насосов, распределительный
шкаф или пульт управления и пр.
Под вагоном размещены источники электроэнергии, а также коммутационная и
защитная аппаратура, которые по своим габаритным размерам, условиям работы
не могут быть установлены внутри вагона: генераторы, аккумуляторные батареи,
обогреватели
наливных
люминесцентного
труб,
освещения,
электромашинные
двигатели
компрессоров
преобразователи
и
вентиляторов
конденсатора установки охлаждения воздуха, высоковольтные контакторы и
предохранители и т.п. Расположение электрооборудования внутри пассажирского
вагона положены низковольтная магистраль напряжением 50 В, высоковольтная —
3000 В, пневматическая магистраль электропневмати- ческого тормоза и их
межвагонные
соединения.
В
пассажирских
вагонах
электродвигатели
вентиляторов, электрокалориферы и электропечи расположены над рабочим
тамбуром, а электродвигатели циркуляционных насосов (служащих для усиления
циркуляции воды в системе отопления) — под кипятильником.