Электровоз представляет собой локомотив с электрическими тяговыми двигателями, получающий питание (электрическую энергию) через токосъемник от контактной сети.
На железных дорогах нашей страны большинство всех грузовых перевозок и значительная часть пассажирских осуществляется электровозами. Это объясняется тем, что электрическая тяга обеспечивает наиболее высокую пропускную и провозную способность железнодорожных участков и, более того, является единственно возможной на самых тяжелых участках железных дорог, в частности на Байкало-Амурской магистрали. На этой магистрали, играющей важную роль в ускорении развития производительных сил восточных районов страны и освоении их природных богатств, из-за сурового климата, многокилометровых тоннелей и наличия участков с очень тяжелым профилем практически очень сложно использовать тепловозы.
Развитие народного хозяйства страны предопределяет постоянный рост объема перевозок на железнодорожном транспорте. На многих полигонах сети интенсивность грузового и пассажирского движения очень высока, поэтому главным резервом увеличения пропускной способности грузонапряженных участков является увеличение массы поездов. Масса поездов на электрифицированных участках железных дорог повышалась по мере роста мощности электровозов, совершенствования их
конструкции. Если средняя масса поезда по сети железных дорог в 1940 г. равнялась 1367 т, в 1955 г.—2070 т, то в 1985 г. она составила 3033 т. К 1990 г. предусматривается повышение средней массы поезда не менее чем на 500 т. Чтобы добиться этого, необходимо, в частности, создать новые, более мощные электровозы.
Электровозы имеют различное электрооборудование в зависимости от системы электрической тяги (от рода тока — постоянного или переменного), от системы регулирования тяговых электродвигателей, их числа и единичной мощности, от наличия и вида электрического торможения и т. д. Некоторые особые требования, предъявляемые к электровозу, определяются спецификой его назначения — грузовой, пассажирский, маневровый. Все эти различия в устройстве электровозов, а также постоянное обновление парка электроподвижного состава, по мере накопления опыта электрификации и развития соответствующих отраслей промышленности обусловили большое количество серий электровозов. Электровоз представляет собой очень сложную машину. Каждый из его узлов и аппаратов (для того чтобы перечислить их, потребуется несколько страниц) имеет определенное назначение. Согласованная работа этих узлов и аппаратов обеспечивается машинистом с помощью специального устройства управления.
Написано немало учебников об устройстве и работе электровозов, книг
по электровозам отдельных серий, по специальным вопросам, например электрооборудованию или механической части. Но все это — литература для специалистов, предполагающая предварительную теоретическую и практическую подготовку читателей,
В предлагаемой книге сделана попытка объяснить в доступной форме основные принципы устройства и работы электровозов читателю, не имеющему специальной подготовки. Поэтому изложение ведется в последовательности от сравнительно простых узлов к более сложным. Поясняется физический смысл различных явлений и процессов. Принципиальные схемы аппаратов и цепей электровоза, его механическая и пневматическая системы рассматриваются во многих примерах упрощенными, что позволяет лучше понять основные принципы их действия.
Электровозы постоянного и переменного тока рассматриваются в книге параллельно. При этом установленные как на тех, так и на других аппараты, близкие по конструкции и принципу действия, а также унифицированное оборудование, рассматриваются применительно к электровозу одного рода тока и, если это необходимо, поясняются особенности аналогичного аппарата на электровозе другого рода тока.
Работа электровоза невозможна без внешнего источника питания — системы электроснабжения электрифицированных железных дорог, включающей в себя тяговые подстанции, контактную и рельсовую сети. Описание их устройства и работы даны в объеме, необходимом для понимания назначения и принципа их действия. В книге также очень
кратко рассмотрены электропоезда, по устройству близкие к электровозам.
Изложение ведется с использованием Международной системы единиц (СИ). Наряду с ними используются и внесистемные единицы, например, массы — тонна (т), скорости — километры в час (км/ч). Следует упомянуть, что в утвержденных Министерством путей сообщения в 1980 г. Правилах тяговых расчетов для поездной работы применяется единица килограмм-сила (кгс) вместо ньютона (по согласованию с Госстандартом СССР). Поэтому в книге используются одновременно обе размерности силы.
Приведен словарь основных понятий и терминов, используемых в книге (приложение 1).
Как и в предыдущих изданиях, уровень изложения материала рассчитан на читателей, знакомых с основными законами и понятиями физики и электротехники, а также с принципами действия коллекторных машин постоянного тока и асинхронных трехфазных двигателей.
ОГЛАВЛЕНИЕ
1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ЭЛЕКТРИФИЦИРОВАННЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГАХ
Предисловие
Первое знакомство с электровозом
Переменный или постоянный ток?
Электроснабжение электрифицированных железных дорог
Немного из теории движения поезда
Этапы электрификации железных дорог
2 УСЛОВНЫЕ ГРАФИЧЕСКИЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ, ПРАВИЛА ВЫПОЛНЕНИЯ И ЧТЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СХЕМ
Условные графические обозначения в схемах
Электрические схемы
3 ТЯГОВЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ДВИГАТЕЛИ
Какому двигателю отдать предпочтение?
Устройство тягового двигателя
Коммутация. Реакция якоря
Мощность тягового двигателя
Особенности двигателей пульсирующего тока
4 АППАРАТЫ И ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА СИЛОВОЙ ЦЕПИ ЭЛЕКТРОВОЗОВ ПОСТОЯННОГО ТОКА
Токоприемники
Разъединители и быстродействующие выключатели
Пуск тяговых двигателей. Пусковые реостаты и индивидуальные контакторы
Перегруппировка двигателей. Групповые переключатели
Режим ослабленного возбуждения тяговых двигателей. Индуктивные шунты
Реверсоры
Электрическое торможение
Принципиальные схемы силовых цепей
5 АППАРАТЫ И ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА СИЛОВОЙ ЦЕПИ ЭЛЕКТРОВОЗОВ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
Токоприемники
Разъединитель и главный выключатель
Тяговые трансформаторы. Регулирование напряжения
Главный контроллер
Полупроводниковые приборы
Преобразовательные установки для режима тяги
Преобразовательные установки для режима электрического торможения
Принципиальные схемы силовых цепей
Импульсное регулирование напряжения
Независимое возбуждение тяговых двигателей
Бесколлекторные тяговые двигатели
Перспективы электровозостроения
Способы обслуживания поездов локомотивами
Экипировка, организация технического обслуживания и ремонт электровозов
6 ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ И ЦЕПИ ЭЛЕКТРОВОЗОВ
Компрессоры и пневматическая цепь управления
Охлаждение машин и аппаратов
Генераторы управления и преобразователи
Привод вспомогательных машин
Вспомогательные цепи и их электрические схемы
Непосредственное и косвенное управление.
Контроллеры машиниста
Электрические блокировки
Схема цепи управления электровоза постоянного тока
Схема цепи управления электровоза переменного тока
7 УПРАВЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОВОЗАМИ И ЗАЩИТА ИХ В НЕНОРМАЛЬНЫХ РЕЖИМАХ
Управление вспомогательными цепями
Управление электровозами по системе многих единиц
Защита оборудования электровозов от коротких замыканий и перегрузок
Защита от перенапряжений и радиопомех
Защита от боксования
Коротко о других защитах
8 МЕХАНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ЭЛЕКТРОВОЗОВ И РАСПОЛОЖЕНИЕ ОБОРУДОВАНИЯ
Осевые формулы электровозов
Рамы тележек
Кузова электровозов и их опоры
Рессорное подвешивание
Колесные пары, буксы и подшипники
Тяговые передачи и подвешивание тяговых двигателей
Токоотводящее устройство
Расположение оборудования на электровозах
9 ОПЫТНЫЕ ЭЛЕКТРОВОЗЫ — ПРОТОТИПЫ ЛОКОМОТИВОВ БУДУЩЕГО
10 ОРГАНИЗАЦИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ, СОДЕРЖАНИЕ И РЕМОНТ ЭЛЕКТРОВОЗОВ
11 КОРОТКО ОБ ЭЛЕКТРОПОЕЗДАХ, ОСОБЕННОСТЯХ ИХ РАБОТЫ И КОНСТРУКЦИИ
Общие сведения
Устройство электропоездов
12 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИИ ЭЛЕКТРИФИЦИРОВАННЫХ ДОРОГ
Тяговые подстанции
Тяговая сеть
Защитные заземления
Секционирование и питание контактной сети
Система электроснабжения 2X25 кВ
Блуждающие токи
Мешающее воздействие тягового тока на линии связи
Заключение
Приложение 1. Словарь основных понятий и терминов
Приложение 2. Основные данные некоторых электровозов отечественной постройки
Приложение 3. Некоторые условные графические обозначения в схемах
|
