Gazmarket59.ru

Газ Маркет 59
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Вспомогательные машины тепловозов переменного тока

Ручные дрезины

В 19 веке на мировых просторах стали появляться, как грибы после дождя, первые железные дороги. С ростом их протяжённости, в процессе эксплуатации возникла необходимость осмотра состояния путевого полотна, чтобы обеспечить безопасность прохождения составов по железнодорожным путям. Потому то и возникла потребность в появлении дрезины, что в дословном переводе с английского языка означало – вагонетка. Другая версия о термине железнодорожной тележки утверждает, что её название происходит от фамилии того самого лесничего Карла Дреза, который является автором своего изобретения в образе двухколёсного экипажа самоката, что является прототипом сегодняшнего двухколёсного велосипеда. Тогда же изготовленная тележка служила средством передвижения для инженеров-путейцев, производивших осмотр путей сообщения и выполнявших с помощью двухколёсного самоката другие служебные задачи. Таким образом считается, что ручная дрезина появилась в 1817 году.

Вид железнодорожной тележки с течением времени, начиная с года создания первой модели, постепенно эволюционировал. Уже в 1839 на железной дороге появляется дрезина осовремененного вида, где имеется лёгкая рама и четыре колеса, представляющие подобие вагонных колёс с закраинами. Для удобства управления тележкой установлена скамейка с подножкой в передней части. На ней могло поместится три человека. Рабочие, находящиеся в задней части железнодорожной телеги, приводили посредством рукояток в движение эту тележку. Данную работу выполняли два человека, периодически меняясь с двумя другими напарниками. Прочная дрезина с крепкой конструкцией могла перевозить груз до 650 килограмм. Максимальная скорость движения на подъёме составляла 30 км/час. Появившиеся дрезины с паровым двигателем развивали скорость до 70 км/час.

Спустя несколько лет, после появления первой четырёхколёсной тележки, были созданы велосипедные конструкции дрезин. Благодаря малому сопротивлению при движении тележки по рельсам, то движение конструкции рабочими обеспечивалось с лёгкостью. Испытание четырёхколёсного экипажа было произведено во Франции, в её восточной части на железнодорожных путях. На такой тележке размещалось двое рабочих. Эта дрезина могла быть убрана с путей сообщения одним человеком, что является немаловажным фактором, когда при появлении движущегося поездного состава, дрезина становится опасным препятствием.

На Американском и Европейском континенте применялась двухколёсная дрезина, которая двигалась по одному из рельсов. Движение колеса осуществлялось посредством работы ног или рук рабочего, двигающего рычаг зубчатого соединения системы. Эксплуатировались и трёхколёсные телеги, на которых общая рама была с укосом. На таком средстве передвижения могли размещаться до двух человек.

Модель автодрезины ДГКУ стал выпускать с 1963 года Тихорецкий завод. Она предназначалась для проведения грузовых операций на железнодорожных путях, могла также участвовать в манёвровых операциях, в её оборудование входил кран, за кабиной была установлена гидропередача, грузоподъёмность дрезины равнялась пяти тоннам. На раме данной конструкции располагался гидромеханический отсек, дизель и кабина. Кран с горизонтальной стрелой находился на крыше кабины, управлялся с помощью выносного пульта. Управлением этой железнодорожной машины осуществлялось машинистом и его помощником непосредственно из кабины, здесь же была установлена панель управления тормозной системой, контролировалась работа дизеля и другого оборудования. Мощность установленного генератора переменного тока составляла 50 кВт. Вырабатываемая электроэнергия предназначалась для путевых машин и двигателей всех механизмов крана. На этой дрезине можно перевезти не больше пяти специалистов. Один мог поместиться в кабине, четыре человека перевозились на платформе.

Читайте так же:
Тепловая мощность тока физика задачи с решениями

Отличительной чертой модификации дрезины типа АДМ является большое разнообразие в комплектации оборудования. В базовое оборудование входит кран и сама платформа, которая может дополнятся установкой на оголовке стрелы дополнительных люлек. На платформе может быть установлен кран-манипулятор. Таких вариантов несколько.

В модификации АГМу заказчик по своей инициативе мог изменять комплектность оборудования. Комплектность автомотрисы изменялось непосредственно заказчиком этих модификаций оборудования. Эксплуатация установленного поворотного консольного крана позволяла перемещать груз в вертикальной и горизонтальной плоскости. Поднимать груз можно было за счёт мощности двигателя дрезины непосредственно лебёдкой. В горизонтальной плоскости груз перемещался за счёт ручной силы, поворачивая кран, а тележка двигалась вдоль стрелы. Кран был монтирован за кабиной. Заняв транспортное положение, он не выходил за рамки допустимых железнодорожных габаритов. Разворот стрелы как влево, так и вправо мог быть осуществлён на 360°. Разворот вручную посредством задействования каната ограничивался специальным «ограничителем поворота», который не позволял производить многократные повороты крановой стрелы в ту или другую сторону, те самым исключая канатное перекручивание и его расплетение. Тяговая сила позволяла перемещать тележку вдоль стрелы.

Общие особенности конструкции

3ТЭ25КМ практически на 90% состоит из комплектующих деталей российского производства, и с октября 2017 года приступил к 50 000 экспериментальному пробегу на БАМ. При создании модели, конструкторы руководствовались тремя критериями:

  • Высокопроизводительная силовая установка.
  • Стандартная конструкция экипажной части, успевшая себя зарекомендовать в различных условиях эксплуатации.
  • Простота и неприхотливость в техобслуживании и ремонте основных узлов.

В рамках этой концепции, каждая секция локомотива оснащается V-образным дизельным двигателем GEVO12. Это четырёхтактный силовой агрегат с газотурбированной подачей топлива и воздушной схемой охлаждения, которая обеспечивается вентиляционной системой осевого типа. Для повышения рабочего ресурса, система охлаждения дополнена мультициклонным фильтром с самоочисткой от уловленных пылевых частиц.

Все системы техники: водяная, топливная и воздушная адаптированы для работы в условиях сверхнизких температур. В частности, в подающей водяной магистрали предусмотрен клапан для слива воды, что полностью исключает промерзание двигателя при минусовых температурах воздуха.

Схема управления локомотива – микропроцессорный блок, запатентованная разработка специалистов Брянского предприятия. Электронная схема не только упрощает процесс эксплуатации, но и обеспечивает диагностику основных узлов и механизмов. Пульт полностью соответствует общепринятым стандартам, благодаря эргономичной форме не затрудняет обзор машинисту во время движения. Не оставлен без внимания факт, что техника будет использоваться в регионе с холодным климатом. Поэтому внутри установлена система климат-контроля, задающая оптимальную внутреннюю температуру во время подготовки машины к рейсу. Помимо этого, здесь предусмотрен автономный отопитель, который позволит поддерживать тепло в кабине во время длительных стоянок на открытом пространстве. В штатном режиме работы локомотива, тепло будет забираться от двигателя и вспомогательных систем.

Помимо этого, современные технологические решения прослеживаются и в ходовой части. В частности, КБМ (колёсно-моторный блок) оснащаются подшипниками качения, что позволяет повысить общую эффективность и снизить эксплуатационные расходы. Эта схема также является собственной разработкой выпускающего предприятия.

Коллекторный агрегат на постоянном токе

Любой коллекторный агрегат является своеобразной электрической машиной, которая в зависимости от своего предназначения выполняет функции генератора или электродвигателя. Отличительной чертой этих устройств считается соединение якорной обмотки с коллектором.

Читайте так же:
Тепловые элементы химических источников тока

Основным источником питания коллекторных движков служит постоянный ток. Сейчас уже выпускаются модификации многофункциональных агрегатов с невысокой мощностью, способных работать не только от постоянного, но и от переменного тока.

Стандартный тяговый электродвигатель состоит из коллектора (1), щеток (2), сердечника ротора или якоря (3), сердечника главного полюса (4), обмотки возбуждения (5), станины (6). Кроме того, сюда же включены подшипниковый щит (7), вентилятор (8), якорная обмотка (9).

Все детали соединяются в несколько конструктивных элементов. Прежде всего, это магнитная система, под влиянием которой появляется магнитное поле, а также якорь с обмоткой, вращающийся с помощью подшипников. Коллектор и другие детали разъединяются между собой воздушной прослойкой.

В агрегатах постоянного тока возникновение магнитного поля происходит с участием обмоток возбуждения. Они располагаются на полюсных сердечниках и подключены к постоянному току. Количество полюсов может быть разным, в зависимости от мощности двигателя и его использования в транспортной единице. Их число чаще всего находится в рамках от 2 до 12. Стандартная магнитная система представляет собой монолитную металлическую станину, в которой присутствуют съемные шихтованные сердечники. Чтобы понять, как взаимодействуют узлы и детали между собой, необходимо более подробно рассмотреть устройство каждого компонента.

Классификация по мощности

Также электрические машины классифицируют еще и по мощности. И по мощности их делят на:

  • Микромашины – их мощность может варьироваться от нескольких долей ватта до 500 Вт. Они могут производится для двух родов тока — постоянного и переменного. Могут быть рассчитаны как на работу при нормальной (промышленной) частоте 50 Гц, так и при повышенной ( от 400 до 2000 Гц).
  • Электродвигатели малой мощности – от 0,5 до 10 кВт. Также могут изготавливаться для двух родов тока – постоянного и переменного нормальной и повышенной частоты.
  • Электродвигатели средней мощности – от 10 кВт до нескольких сотен ватт.
  • Электродвигатели большой мощности – мощность данных машин больше нескольких сотен киловатт. Такие электродвигатели предназначены для работы на постоянном и переменном напряжении нормальной частоты. Исключение могут составлять электродвигатели специального назначения (авиация, флот) и другие.

Особенности

Гидравлическая передача маневрового тепловоза ТГМ6А обладает следующими параметрами:

  • рабочие числа шестерней между валами гидромуфты и дизеля – 22/60;
  • между трансформатором и промежуточным элементом – 58/35;
  • рядом с валами добавочного и выходного типа (маневровый режим) – 73/24, 58/39 (поездной диапазон);
  • осевые конические редукторы с цилиндрической шестерней и общим рабочим числом 4,24;
  • размер колеса вентилятора холодильной установки – 140 см;
  • количество лопаток – 8;
  • номинальный режим работы гидравлического привода – 1350 об/мин.

На рассматриваемом локомотиве монтируется V-образный компрессор с двумя цилиндрами и парой рабочих ступеней. Также может устанавливаться аналог с тремя цилиндрами высокого и столькими же низкого давления. Производительность агрегатов составляет 3,5 или 5,25 куб.м/мин. Привод указанного оборудования – гидродинамический. В электрической схеме тепловоза ТГМ6А применяется генератор постоянного тока КГ мощностью 5 кВт, напряжением 75 В. Он приводится в действие от дизеля через редуктор, служит для зарядки аккумуляторов и питания контрольных цепей.

Принцип действия

Особенности функционирования МПТ зависит от того, в каком режиме она работает — генератора или двигателя. Далее подробно рассматриваются оба варианта.

Генератор

Принцип работы генератора постоянного тока основан на явлении электромагнитной индукции. Состоит оно в том, что при изменении магнитного потока, пересекающего проводник, в последнем наводится ЭДС.

Читайте так же:
Тепловое реле тока электровоза

Принцип действия генератора постоянного тока

Чтобы добиться изменения магнитного потока, меняют параметры поля либо двигают в постоянном поле проводник. По второму варианту и работает генератор постоянного тока: обмотка якоря приводится во вращение внешней механической силой.

Очевидно, что после поворота витков обмотки на 180 градусов ЭДС окажется направленной противоположно. Сохранить ток в подключенной к генератору цепи постоянным, то есть однонаправленным, помогает коллектор: в нужный момент он переподключает концы обмотки якоря к противоположным контактам цепи (щеткам). То есть в этой машине коллектор играет роль механического выпрямителя.

Двигатель

Работа МПТ в режиме двигателя обусловлена возникновением так называемой амперовой силы. Она действует на помещенный в магнитное поле проводник при протекании по нему тока. Направление амперовой силы определяется по правилу левой руки.

Сила Ампера появляется благодаря следующему механизму:

  1. при протекании тока вокруг проводника возникает магнитное поле с силовыми линиями, концентрически окружающими проводник (круговое поле);
  2. вектор его индукции по одну сторону от проводника сонаправлен с вектором индукции первичного магнитного поля, в которое проводник помещен. С этой стороны первичное поле усиливается;
  3. по другую сторону вектор наведенного электротоком поля направлен противоположно вектору индукции первичного поля, соответственно, здесь оно гасится;
  4. разница в индукции поля по обе стороны проводника активирует к возникновению данной силы. Определяется она по формуле: F = B * I * L, где: B — магнитная индукция первичного поля, I — сила тока в проводнике, L — длина проводника.

Как и в случае с генератором, после поворота витка обмотки якоря в определенное положение, требуется переключение контактов для изменения в ней направления тока либо полярности индуктора. Поэтому в режиме двигателя коллектор также необходим.

У коллекторных двигателей есть преимущества:

  • простота и широкий диапазон регулировки;
  • жесткая механическая характеристика (вращающий момент остается стабильным).

Недостаток — низкая надежность коллектора и его сложность, негативно отражающаяся на стоимости двигателя.

Вот какими нежелательными явлениями сопровождается работа узла:

  • искрение;
  • засорение токопроводящей графитовой пылью (щетки выполнены из этого материала);
  • появление помех в сети;
  • при значительной нагрузке — кольцевое искрение («круговой огонь»), приводящее к выгоранию коллекторных пластин.

В целях борьбы с недостатками в некоторых современных двигателях постоянного тока (ДПТ) применены следующие решения:

  1. обмотки якоря и индуктора меняются местами: первую размещают на неподвижной части (статоре), вторую — на вращающейся (роторе). Скользящий контакт при этом остается, но из-за низкой нагрузки в обмотке возбуждения, он намного проще и надежнее коллекторно-щеточного;
  2. переключение между обмотками якоря, теперь расположенного в неподвижной части, осуществляется при помощи полупроводниковых ключей, срабатывающих по сигналу датчика положения ротора. То есть механический переключатель (коллектор) заменен электронным.

Такие двигатели называют бесколлекторными, за рубежом — BLDC-двигателями.

ТЭМ21 — перспективный российский четырехосный маневровый тепловоз, с передачей переменного тока и микропроцессорной системой управления, построенный в 2001 г. Брянским машиностроительным заводом совместно с ВНИИ тепловозов и путевых машин.

Предназначен для выполнения вывозной, маневровой, специально-технологической и легкой магистральной работы на железнодорожных путях железных дорог, а также промышленных предприятий.

Использование электропередачи переменного тока с трехфазным асинхронным тяговым приводом позволяет повысить тяговые свойства тепловозов и уменьшить число сцепных осей, не ухудшая тяговых характеристик, эффективно применять электрическое торможение до полной остановки локомотива, в перспективе снизить эксплуатационные затраты.

Читайте так же:
При увеличении силы тока в четыре раза количество теплоты

2.1. Конструкция Экипажная часть и кузов

Оборудование тепловоза смонтировано на главной раме, установленной на две двухосные бесчелюстные тележки. Рессорное подвешивание — индивидуальное двухступенчатое. Тележка тепловоза состоит из сварной рамы, выполненной с изогнутыми боковинами. Такая форма боковин необходима для размещения пружин типа «флексикойл» второй ступени рессорного подвешивания. Пружины первой ступени подвешивания установлены на крыльях бесчелюстной одноповодковой буксы. Общий статический прогиб рессорного подвешивания — 150 мм. Для гашения вертикальных колебаний кузова во второй ступени рессорного подвешивания установлены четыре гидравлических гасителя, а поперечных колебаний — два гасителя. Сила тяги от букс колёсной пары на раму тележки передаётся поводком, а от рамы тележки на кузов — двумя наклонными податливыми тягами. Податливость тяг создают торсионы. На ось колёсной пары через моторно-осевые подшипники скольжения опирается асинхронный тяговый электродвигатель. Вращение вала электродвигателя на ось колёсной пары передаётся тяговым редуктором. На наружных вертикальных стенках боковин рамы тележки через специальные кронштейны с упорами установлены четыре тормозных цилиндра с автоматическим устройством для регулирования выхода штока. Кузов тепловоза — капотного типа и состоит из следующих основных частей: холодильной камеры, кузова над дизель-генератором, кузова над статическими преобразователями, кабины машиниста с кузовом над вспомогательным оборудованием и кузова над аппаратной камерой.

2.2. Конструкция Силовое и вспомогательное оборудование

В дизельном помещении размещены дизель 2-6Д49 мощностью 1500 лошадиные силы с неохлаждаемым коллектором и низким расходом топлива и синхронный тяговый генератор ГСТ 1050 — 1000 с тремя трёхфазными обмотками и единой магнитной системой. На тяговом генераторе установлен стартёр-генератор. В машинном помещении также установлены компрессор ВУ 3.5/10-1450 с электроприводом, инерционные воздухоочистители дизеля типа УТВ, управляемый возбудитель питания обмотки возбуждения тягового генератора В-ТПЕ 250, водяной расширительный бак, датчики автоматики и диагностики, другое оборудование. Снизу к главной раме подвешен топливный бак с нишами для щелочных аккумуляторных батарей 75КН150Р. В помещении преобразователей располагаются: два статических преобразователя, мотор-вентилятор охлаждения тяговых электродвигателей, два трёхступенчатых преобразователя для питания электродвигателя привода осевого вентилятора холодильника и электродвигателя центробежного вентилятора охлаждения тяговых электродвигателей, блоки тормозных тиристоров, регулятор напряжения и оборудование, обеспечивающее работу микропроцессорной системы локомотива. Тяговый генератор с помощью полужёсткой муфты соединён с коленчатым валом дизеля. Тяговый генератор, как было сказано выше, выполнен с тремя трёхфазными обмотками; две обмотки являются тяговыми, а третья обмотка служит для питания вспомогательных нагрузок тепловоза. Каждая тяговая обмотка питает трёхфазным переменным током два тяговых электродвигателя одной тележки через свой статический преобразователь. Вспомогательная обмотка тягового генератора питает электрической энергией вспомогательное оборудование тепловоза: асинхронный мотор-вентилятор холодильника, асинхронный электродвигатель привода центробежного вентилятора охлаждения тяговых электродвигателей; также эта обмотка питает через управляемый выпрямитель обмотку возбуждения генератора. Мотор-вентилятор холодильника и двигатель вентилятора охлаждения тяговых электродвигателей типа 4АЖ-225 получают электроэнергию через индивидуальные преобразователи частоты. Стартёр-генератор служит для пуска дизеля и подзарядки аккумуляторной батареи. Дополнительно он питает током напряжением 110 В электрокомпрессор, кондиционер, цепи управления и освещения, бытовые приборы холодильник и электроплитку. При пуске дизеля стартёр-генератор, цепи системы управления, двигатели топливоподкачивающего и маслопрокачивающего насосов подключаются к аккумуляторной батарее. В передней части тепловоза расположены холодильная камера с секциями радиатора, осевым мотор-вентилятором типа АМВР, полнопоточный масляный фильтр и топливоподогреватель. Для поддержания нормального теплового режима дизеля на тепловозе предусмотрено автоматическое регулирование температур воды и масла. Сзади кабины машиниста в специальном отсеке кузова располагаются электрический реостатный тормоз и аппаратная камера. На выхлопе дизеля установлен искрогаситель. Бункерами для песка служат два отсека, находящиеся непосредственно в кузове впереди холодильной камеры и сзади аппаратной. Тепловоз оборудован пневматическим автоматическим прямодействующим тормозом и ручным с приводом на одну ось задней тележки. Электрический тормоз применяется для остановочного торможения при маневровой работе, а также для подтормаживания состава на спуске без применения автотормозов.

Читайте так же:
Законы ома тепловое действие тока

2.3. Конструкция Дополнительное оборудование

Локомотив оснащён аппаратурой управления по системе двух единиц, комплексным устройством безопасности КЛУБ, комплексом сбора параметров движения КПД, двухдиапазонной радиостанцией Р228 типа «Транспорт РВ-1.1М», системой звуковых сигналов большой и малой громкости и устройством для отцепки локомотива от состава из кабины машиниста. В кабине машиниста установлен пульт управления, на котором имеются дисплейный модуль с клавиатурой, контроллер машиниста, приборы управления и контроля тормозного оборудования. Предусмотрена возможность управления тепловозом одним машинистом, для чего в кабине имеется вспомогательный пульт управления.

2.4. Конструкция Электрическая передача тепловоза и микропроцессорная система управления

На тепловозе ТЭМ21 применена электрическая передача переменно-переменного тока. Асинхронные тяговые электродвигатели ДАТ-305 попарно подключены к статическим преобразователям, каждый из которых состоит из трёхфазной управляемой выпрямительной установки и автономного инвертора тока. Статические преобразователи частоты служат для регулирования частоты и амплитуды питающего напряжения асинхронных тяговых электродвигателей при их работе как в режиме тяги, так и в режиме электрического торможения. Реверсирование тяговых электродвигателей осуществляется изменением последовательности чередования фаз питающего тока. Особенностью тяговой схемы тепловоза является полное отсутствие контактной коммутационной аппаратуры, поэтому передача более долговечна и не требует технического обслуживания в процессе эксплуатации локомотива. Самовозбуждение тягового генератора осуществляется через управляемый выпрямитель В-ТПЕ. Всё оборудование тепловоза управляется многофункциональной микропроцессорной системой, основой которой является устройство обработки информации УОИ. Бортовой микропроцессор управления, контроля и диагностики автоматически задаёт режимы работы локомотива по команде машиниста, а также оперативно ведёт диагностику состояния узлов и агрегатов тепловоза с выдачей информации на дисплей. Многофункциональный микропроцессор контролирует основные параметры силовой установки и вспомогательных систем тепловоза, выводит по требованию текущую информацию, а также автоматически аварийно-предельные значения контролируемых параметров на экран дисплея. Бортовая микропроцессорная система управления также выполняет дополнительные функции.

  • Функция управления дизелем.
  • Функция управления подачей звукового сигнала.
  • Функция автоматического регулирования мощности дизеля.
  • Функция подачи песка.
  • Функция автоматического регулирования давления воздуха в главных резервуарах.
  • Функция дистанционного контроля уровня воды в расширительном баке.
  • Функция автоматического прогрева дизеля.
  • Функция автоматического управления подогревом и кондиционированием воздуха.
  • Функция сигнализации о пожаре.
  • Функция управления электрической передачей.
  • Функция автоматического регулирования температуры воды и масла дизеля.

Микропроцессорная система тепловоза обрабатывает информацию, поступающую с его борта по 80 дискретным каналам, 47 аналоговым каналам, 5 частотным каналам и 27 температурным каналам.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector