ВИМОГИ ДО ТЯГОВОГО ЕЛЕКТРООБЛАДНАННЯ

РУХОМОГО СКЛАДУ МІСЬКОГО ЕЛЕКТРИЧНОГО ТРАНСПОРТУ І ЙОГО КЛАСИФІКАЦІЯ

Електричні двигуни, тягові електричні апарати, системи керування та джерела живлення складають тягове електричне обладнання рухомого складу. Вимоги до електричного обладнання залежать від умов його роботи. Порівняно з електрообладнанням стаціонарних установок тягове електричне обладнання рухомого складу працює в більш важких умовах і до нього застосовуються наступні вимоги:

1).Через нерівності поверхні доріг, стиків рейок, а також коливань та вібрації механічної частини рухомого складу електрообладнання працює при частих ударних навантаженнях. Це потребує підвищеної механічної та електричної стійкості деталей та вузлів електрообладнання і високої надійності їх кріплення. Для зменшення ударних навантажень необхідно, щоб все електрообладнання було підресореним.

2).При роботі рухомого складу в електрообладнання потрапляють вологе повітря, вода, сніг, воно забруднюється. Тому потрібно, щоб ізоляційні деталі мали вологостійку ізоляцію, а всі металеві деталі були захищені антикорозійним покриттям.

3).Номінальна напруга, що застосовується на міському електротранспорті, вища ніж в більшості промислових установок. Це підвищує вимоги до комутаційної надійності тягових електродвигунів і допоміжних електричних високовольтних електричних машин. Ці машини повинні бути розраховані на роботу з перехідними режимами, які пов’язані із зміною напруги в контактній мережі, проїздом спецчастин та роботою електрообладнання.

4).Електричний рухомий склад працює з різним навантаженням на змінному профілі; параметри повітря (вологість і температура), яке охолоджує електрообладнання, можуть мати широкий діапазон значень, що приводить до широкого діапазону зміни опорів обмоток та струмопровідних частин електроустаткування. Тягові електродвигуни і електричні апарати повинні надійно працювати при самих негативних збігах температури обмоток і напруги в контактній мережі.

5).Простір для розміщення і монтажу електрообладнання на рухомому складі обмежений. Тому тягове електроустаткування повинно мати мінімальні габаритні розміри й масу.

6).Відмова в роботі електрообладнання на лінії (особливо рейкового транспорту) призводить до збудження графіку руху. Тому електрообладнання повинно мати високу надійність і добрий доступ для обслуговування та ремонту. Конструкція електрообладнання повинна дозволяти швидку заміну несправних деталей та вузлів на відремонтовані.

За своїм призначенням тягове електрообладнання можна розділити на такі групи:

а) тягові електродвигуни.

б) тягові електричні апарати.

в) допоміжні електричні машини.

г) джерела живлення електричних кіл управління, освітлення та сигналізації.

В електрообладнання автономного і комбінованого рухомого складу входять автономні джерела живлення тягових електродвигунів (тягова акумуляторна батарея або тяговий генератор з пристроями для регулювання напруги).

За системою збудження розділяють електродвигуни послідовного, змішаного, паралельного й незалежного збудження. Найбільш пристосованими для умов тяги є ТЕД послідовного збудження. Вони мають такі переваги порівняно з двигунами паралельного збудження:

- тягові характеристики дозволяють краще використовувати рухомий склад та пристрої електропостачання в умовах змінних навантажень;

- при паралельній роботі двигунів більш рівномірно розподіляється навантаження між двигунами внаслідок "м'яких" швидкісних характеристик;

- значно краще працюють у перехідних режимах, через більшу комутаційну стійкість до появи колового вогню;

- при однаковій потужності мають меншу вагу й габаритні розміри за рахунок зменшення об'єму ізоляції обмотки послідовного збудження.

Двигуни паралельного збудження не використовуються як тягові, тому що мають різні значення постійних часу кіл якоря та обмотки збудження. Тому при перехідних процесах зміна магнітного потоку значно відстає від струму якоря, що призводить до виникнення колового вогню.

Двигуни змішаного збудження займають проміжне положення між двигунами послідовного та паралельного збудження. Їх широке використання обумовлене в першу чергу простотою регулювання частоти обертання за рахунок використання шунтової обмотки (порівняно з двигунами послідовного збудження) та можливості переходу в гальмівний режим без ускладнення схеми силового кола.

На рухомому складі міського електричного транспорту застосовують електричні апарати, які можна розділити на такі групи:

а) струмоприймачі;

б) резистори й індуктивні шунти;

в) апарати з індивідуальним приводом (контактори з електромагнітним та

електропневматичним приводом, вимикачі, роз'єднувачі і т.п.);

г) апарати з груповим приводом (реверсори, гальмівні реостатні

перемикачі, контролери управління);

д) апарати захисту та управління (реле, автоматичні вимикачі,

запобіжники, розрядники);

е) апарати кіл живлення та сигналізації (реле-регулятори, для

регулювання і захисту зарядного генератора, кнопки, арматура кіл

сигналізації).

Джерела живлення та електричні апарати кіл сигналізації комплектують із стандартного електрообладнання автобусів або машин спеціального призначення. Більшість апаратів з індивідуальним приводом виконують на базі стандартних електричних апаратів для промислових установок.

Конструкція групових електричних апаратів тісно пов'язана з принципами побудови силової схеми та схем управління, тому вони мають різне виконання для конкретних типів рухомого складу.

Групові приводи дозволяють спростити електрообладнання та підвищити його надійність, але на деяких типах рухомого складу групові приводи можуть бути відсутні (наприклад, електрична схема трамваю Т-3).

При регулюванні ТЕД системи управління повинні виконувати такі функції:

1) підключення ТЕД до контактної мережі і відключення від неї за

бажанням водія або автоматично (при перевантаженнях, коротких

замиканнях, зникненні напруги в контактному дроті, перевищенні

напруги більше за допустиму величину);

2) перемикання ступенів пуску – гальмівних резисторів;

3) перемикання ступенів у колі збудження ТЕД, для зміни його магнітного потоку;

4) перемикання ТЕД з однієї групи на іншу;

5) перемикання ТЕД з тяги на гальмування і навпаки;

6) вмикання режиму гальмування та перемикання з одного виду гальмування на інше;

7) зміна напрямку руху рухомого складу (реверсування);

8) відключення частини двигунів при аварійних режимах.

Перераховані операції передбачаються не на всіх типах рухомого складу.

Наприклад, на тролейбусах та деяких типах трамваїв не передбачається перегрупування ТЕД, не на всіх типах рухомого складу є аварійні силові схеми.

Системи управління ТЕД залежно від виду пускових пристроїв розподіляють на ступінчаті й плавні, а від способу вмикання електричних апаратів - на системи безпосереднього і дистанційного керування.

Систему управління необхідно будувати з урахуванням наступних вимог:

- операції з управління ТЕД повинні виконуватися простими і легкозапам'ятовуючими рухами (рукоятками або педалями контролера керування), причому одночасно не можна використовувати більше однієї педалі або рукоятки;

- всі рукоятки й педалі повинні бути зблоковані щоб виключити можливість помилкових рухів та забезпечити при будь-яких умовах більш безпечний режим - гальмування;

- відмова в роботі будь-якого електричного апарату не повинна викликати виникнення замість гальмівного режиму тягового;

- апарати і всі з'єднувальні кола повинні працювати надійно;

- повинно бути забезпечено максимальне спрощення роботи водія – легке й доступне обслуговування електрообладнання в експлуатації;

- забезпечення мінімальних габаритів та ваги електричного обладнання, а також мінімальної ціни системи управління і витрат на обслуговування.

Контрольні запитання:

1. Як класифікується тягове електрообладнання рухомого складу за призначенням?

2. В яких умовах працює тягове електрообладнання рухомого складу міського електричного транспорту?

3. Для чого електрообладнання рухомого складу виконують підресореним?

4. Як класифікують тягові електричні апарати?

5. Які функції повинні виконувати системи управління ТЕД?