Днем рождения электрической тяги принято считать 31 мая 1879 г., когда на промышленной выставке в Берлине демонстрировалась первая электрическая железная дорога длиной 300 м, построенная Вернером Сименсом. Электровоз, напоминавший современный электрокар, приводился в движение электродвигателем мощностью 9,6 кВт (13 л. с.).
Электрический ток напряжением 160. В передавался к двигателю по отдельному контактному рельсу, обратным проводом служили рельсы, по которым двигался поезд — три миниатюрных вагончика со скоростью 7 км/ч, скамейки вмещали 18 пассажиров. В том же 1879 г. была пущена внутризаводская линия электрической железной дороги протяженностью примерно 2 км на текстильной фабрике Дюшен-Фурье в г. Брейль во Франции. В 1880 г. в России Ф. А. Пироцкому удалось электрическим током привести в движение большой тяжелый вагон, вмещавший 40 пассажиров. 16 мая 1881 г. было открыто пассажирское движение на первой городской электрической железной дороге Берлин — Лихтерфельд. Рельсы этой дороги были уложены на эстакаде. Несколько позже электрическая железная дорога Эльберфельд — Бремен соединила ряд промышленных пунктов Германии. Первоначально электрическая тяга применялась на городских трамвайных линиях и промышленных предприятиях, особенно на рудниках и в угольных копях. Но очень скоро оказалось, что она выгодна на перевальных и тоннельных участках железных дорог, а также в пригородном движении. В 1895 г. в США были электрифицированы тоннель в Балтиморе и тоннельные подходы к Нью-Йорку. Для этих линий построены электровозы мощностью 185 кВТ (50 км/ч).
После первой мировой войны на путь электрификации железных дорог вступают многие страны. Электрическая тяга начинает вводиться на магистральных линиях с большой плотностью движения. В Германии электрифицируют линии Гамбург — Альтон, Лейпциг — Галле — Магдебург, горную дорогу в Силезии, альпийские дороги в Австрии. Электрифицирует северные дороги Италия. Приступают к электрификации Франция, Швейцария. В Африке появляется электрифицированная железная дорога в Конго. В России проекты электрификации железных дорог имелись еще до первой мировой войны. Уже начали электрификацию линии. С.-Петербург — Ораниенбаум, но война помешала ее завершить. И только в 1926 г. было открыто движение электропоездов между Баку и нефтепромыслом Сабунчи.16 августа 1932 г. вступил в строй первый магистральный электрифицированный участок Хашури — Зестафони, проходящий через Сурамский перевал на Кавказе. В этом же году в СССР был построен первый отечественный электровоз серии Сс. Уже к 1935 г. в СССР было электрифицировано 1907 км путей и находилось в эксплуатации 84 электровоза.
Качество электрической энергии
... ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННОГО СТАНДАРТА НА КАЧЕСТВО ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ ГОСТ 13109-97 “Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения” (далее ГОСТ) устанавливает показатели и нормы качества электроэнергии в электрических сетях систем электроснабжения общего назначения переменного трехфазного ...
В настоящее время общая протяженность электрических
Такой ток обеспечивают тяговые подстанции, на которых переменный ток высокого напряжения общепромышленных энергосистем понижается до нужного значения и выпрямляется мощными полупроводниковыми выпрямителями. Достоинством системы постоянного тока в то время была возможность применения коллекторных двигателей постоянного тока, обладающих превосходными тяговыми и эксплуатационными свойствами. А к числу ее недостатков относится сравнительно низкое значение напряжения в контактной сети, ограниченное допустимым значением напряжения двигателей. По этой причине по контактным проводам передаются значительные токи, вызывая потери энергии и затрудняя процесс токосъема в контакте между проводом и токоприемником. Интенсификация железнодорожных перевозок, увеличение массы поездов привели на некоторых участках постоянного тока к трудностям питания электровозов из-за необходимости увеличения площади поперечного сечения проводов контактной сети (подвешивание второго усиливающего контактного провода) и обеспечения эффективности токосъема.
Все же система постоянного тока получила широкое распространение во многих странах, более половины всех электрических линий работают по такой системе. Задача системы тягового электроснабжения — обеспечить эффективную работу электроподвижного состава с минимальными потерями энергии и при возможно меньших затратах на сооружение и обслуживание тяговых подстанций, контактной сети, линий электропередачи и т. д. Стремлением поднять напряжение в контактной сети и исключить из системы электрического питания процесс выпрямления тока объясняется применение и развитие в ряде стран Европы (ФРГ, Швейцария, Норвегия, Швеция, Австрия) системы переменного тока напряжением 15000 В, имеющую пониженную частоту 16,6 Гц. В этой системе на электровозах используют однофазные коллекторные двигатели, имеющие худшие показатели, чем двигатели постоянного тока. Эти двигатели не могут работать на общепромышленной частоте 50 Гц, поэтому приходится применять пониженную частоту. Для выработки электрического тока такой частоты потребовалось построить специальные «железнодорожные» электростанции, не связанные с общепромышленными энергосистемами. Линии электропередачи в этой системе однофазные, на подстанциях осуществляется только понижение напряжения трансформаторами. В отличие от подстанций постоянного тока в этом случае не нужны преобразователи переменного тока в постоянный, в качестве которых применялись ненадежные в эксплуатации, громоздкие и неэкономичные ртутные выпрямители. Но простота конструкции электровозов постоянного тока имела решающее значение, что определило ее более широкое использование. Это и обусловило распространение системы постоянного тока на железных дорогах СССР в первые годы электрификации. Для работы на таких линиях промышленностью поставлялись шестиосные электровозы серии Сс (для железных дорог с горным профилем) и ВЛ19 (для равнинных дорог).
Измерительные трансформаторы напряжения и тока
... подключаются амперметры, токовые обмотки ваттметров, счетчиков и аналогичных приборов. Таким образом, трансформатор тока для измерений обеспечивает: 1) преобразование переменного тока любого значения в переменный, ток, приемлемый ... рода тока ИПТ разделяются на ИП переменного и ИП постоянного тока. В работе будут рассматриваться ИПТ переменного тока для установок и сетей с номинальной частотой тока 50 ...
В пригородном движении использовались моторвагонные поезда серии Сэ, состоявшие из одного моторного и двух прицепных вагонов. B первые послевоенные годы во многих странах была возобновлена интенсивная электрификация железных дорог. В СССР возобновилось производство электровозов постоянного тока серии ВЛ22. Для пригородного движения были разработаны новые моторвагонные поезда Ср, способные работать при напряжении 1500 и 3000 В. В 50-е годы был создан более мощный восьмиосный электровоз постоянного тока ВЛ8, а затем — ВЛ10 и ВЛ11. В это же время в СССР и Франции были начаты работы по созданию новой более экономичной системы электрической тяги переменного тока промышленной частоты 50 Гц с напряжением в тяговой сети 25 000 В. В этой системе тяговые подстанции, как и в системе постоянного тока, питаются от общепромышленных высоковольтных трехфазных сетей. Но на них нет выпрямителей.
Трехфазное напряжение переменного тока линий электропередачи
В настоящее время основными сериями грузовых электровозов постоянного тока являются ВЛ11, ВЛ10, ВЛ10у и переменного тока ВЛ80к, ВЛ80р, ВЛ80т, ВЛ-80с, ВЛ85. Электровоз ВЛ82М является локомотивом двойного питания. В пассажирском движении эксплуатируются электровозы постоянного тока серий ЧС2,ЧС2Т, ЧС6, ЧС7, ЧС200 и переменного тока ЧС4, ЧС4Т, ЧС8.На Коломенском и Новочеркасском заводах изготовлен восьмиосный пассажирский электровоз переменного тока ЭП200, рассчитанный на скорость движения 200 км/ч.
Для пополнения парка грузовых электровозов, обслуживающих линии, электрифицированные на постянном токе с номинальным напряжением 3000 В, отечественными электровозостроительными заводами в истекших десятой и одиннадцатой пятилетках (1976—1985 гг) строились восьмиосные двухсекционные электровозы трех модификаций ВЛ10, ВЛ10У и ВЛ11, последние две разновидности продолжали изготовляться и в последующие годы.
Узлы и детали экипажной части тягового подвижного состава в наибольшей мере подвержены износу от сил трения и коррозионному, в меньшей мере тепловому, электроэрозионному и другим его видам. В эксплуатации наблюдаются также повреждения, возникающие из-за нарушения технологии изготовления, обработки и сборки деталей, применения материалов и смазок не соответствующих нормативам, поэтому строжайшее соблюдение установленной технологии является непременным условием безотказной работы тягового подвижного состава. Основным видом отказов техники на железной дороге является преждевременный износ трущихся поверхностей. Восстановление работоспособности детали требует меньших затрат по сравнению с износом новых. Для поддержания работоспособности оборудования локомотивов, в частности электрических машин, на железнодорожном транспорте действует система планово-предупредительных мероприятий, включающих проведение осмотров и ремонта после определенного пробега. Практика эксплуатации показала, что одним из трудоемких узлов в ремонте является тяговый электродвигатель локомотива. Восстановительный процесс должен основываться на максимальной механизации технологических установок и приспособлений.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Описать назначение и конструкцию тягового электродвигателя ТЛ-2К1, технологический процесс ремонта якоря тягового электродвигателя, изучить безопасные приёмы труда, меры по экономичному расходованию материалов при ремонте.
1 КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ТЛ- 2К
|
Масса (кг) |
5000 |
|
|
Номинальное напряжение (В) |
1500 |
|
|
Максимальная частота вращения якоря (об/мин) |
1690 |
|
|
Часовой режим |
Длительный режим |
|
|
Мощность (кВт) |
670 |
575 |
|
Ток (А) |
480 |
410 |
|
Частота вращения якоря (об/мин) |
790 |
830 |
Конструкция: тяговый электродвигатель ТЛ-2К1 состоит из остова, якоря, щеточного аппарата и подшипниковых щитов.
Тяговый электродвигатель ТЛ-2К1 состоит из остова 3 (рис. б), якоря 6, щеточного аппарата 2 и подшипниковых щитов 1, 4. Остов представляет собой отливку из стали марки 25Л-П цилиндрической формы и служит одновременно магнитопроводом. К нему прикреплены шесть главных и шесть дополнительных полюсов, поворотная траверса с шестью щеткодержателями и щиты с роликовыми подшипниками, в которых вращается якорь электродвигателя. Установку подшипниковых щитов производят в такой последовательности: собранный остов с полюсными и компенсационными катушками ставят стороной, противоположной коллектору, вверх. Индуктивным нагревателем нагревают горловину до температуры 100—150°С, вставляют и крепят щит восемью болтами М24 из стали 45. Затем поворачивают остов на 180°, опускают якорь, устанавливают траверсу и аналогично описанному выше вставляют другой щит и крепят его восемью болтами М24. С наружной поверхности остов имеет два прилива для крепления букс моторно-осевых подшипников, прилив и съемный кронштейн для подвешивания электродвигателя, предохранительные приливы для транспортировки. Со стороны коллектора имеются три люка, предназначенных для осмотра щеточного аппарата и коллектора. Люки герметично закрываются крышками 7, 11, 15 (см. рис.б).
На электровозе ВЛ10 установлены восемь тяговых электродвигателей типа ТЛ2К. Тяговый электродвигатель постоянного тока ТЛ2К предназначен для преобразования электрической энергии, получаемой из контактной сети, в механическую. Вращающий момент с вала якоря электродвигателя передается на колесную пару через двустороннюю одноступенчатую цилиндрическую косозубую передачу. При такой передаче подшипники двигателя не получают добавочных нагрузок по аксиальному направлению. Подвеска электродвигателя опорно-осевая. Электродвигатель с одной стороны опирается моторно-осевыми подшипниками на ось колесной пары электровоза, а с другой на раму тележки через шарнирную подвеску и резиновые шайбы. Система вентиляции независимая, с подачей вентилирующего воздуха сверху в коллекторную камеру и выбросом сверху с противоположной стороны вдоль оси двигателя. Электрические машины обладают свойством обратимости, заключающимся в том, что одна и та же машина может работать как двигатель и как генератор. Благодаря этому тяговые электродвигатели используют не только для тяги, но и для электрического торможения поездов. При таком торможении тяговые двигатели переводят в генераторный режим, а вырабатываемую ими за счет кинетической или потенциальной энергии поезда электрическую энергию гасят в установленных на электровозах резисторах (реостатное торможение) или отдают в контактную сеть (рекуперативное торможение).
Тяговый электродвигатель постоянного тока ТЛ-2К.1 предназначен для преобразования электрической энергии, получаемой из контактной сети, в механическую. Вращающий момент с вала якоря двигателя передается на колесную пару через двустороннюю одноступенчатую цилиндрическую косозубую передачу. При такой передаче подшипники двигателя не получают добавочных нагрузок по аксиальному направлению. Подвешивание электродвигателя опорно-осевое. С одной стороны он опирается моторно-осевыми подшипниками на ось колесной пары электровоза, а с другой — на раму тележки через шарнирную подвеску и резиновые шайбы. Тяговый электродвигатель имеет высокий коэффициент использования мощности (0,74) при наибольшей скорости электровоза. Система вентиляции независимая, аксиальная, с подачей вентилирующего воздуха сверху в коллекторную камеру и выбросом вверх с противоположной стороны вдоль оси двигателя. На электровозе установлено восемь тяговых электродвигателей.
Технические данные двигателя ТЛ-2К1 следующие:
Напряжение на зажимах двигателя …. 1500 В
Ток часового режима…….. 480 А
Мощность часового режима…… 670 кВт
Частота вращения часового режима , . ‘ . . 790 об/мин
Ток продолжительного режима ….. 410 А
Мощность продолжительного режима …. 575 кВт
Частота вращения продолжительного режима , 830 об/мин
Возбуждение последовательное Класс изоляции по иагревостойкости обмотки якоря………… В
Класс изоляции по иагревостойкости полюсной системы . ………. р
Наибольшая частота вращения при среднеизно-
шенных бандажах…….. 1690 об/мин
Подвешивание двигателя опорно-осевое
Передаточное число …….. 88/23—3,826
Сопротивление обмоток главных полюсов при температуре 20 °С … 0,025 Ом
Сопротивление обмоток дополнительных ПОЛЮСОВ и компенсационной
Сопротивление обмотки якоря при температуре 20 ‘С………… 0,0317 Ом
Система вентиляции…….. независимая
Количество вентилирующего воздуха, не менее . 95 м3/мнн
К. п. д. в часовом режиме……. 0,931
К. п. д. в продолжительном режиме …. 0І930
Мпсса без шестерен , ……. 5000 кг
При прохождении тока по проводнику, расположенному в магнитном поле, возникает сила электромагнитного взаимодействия, стремящаяся перемещать проводник в направлении, перпендикулярном проводнику и магнитным силовым линиям. Проводники обмотки якоря в определенном порядке присоединены к коллекторным пластинам. На внешней поверхности коллектора установлены щетки положительной (+) и отрицательной (-) полярностей, которые при включении двигателя соединяют коллектор с источником тока. Таким образом, через коллектор и щетки получает питание током обмотка якоря двигателя. Коллектор обеспечивает такое распределение тока в обмотке якоря, при котором ток в проводниках, находящийся в любое мгновение времени под полюсами одной полярности, имеет одно направление, а в проводниках, находящихся под полюсами другой полярности, — противоположное. Катушки возбуждения и обмотка якоря могут получать питание от разных источников тока, т. е тяговый двигатель будет иметь независимое возбуждение. Обмотка якоря и катушки возбуждения могут быть соединены параллельно и получать питание от одного и того же источника тока, т.е тяговый двигатель будет иметь параллельное возбуждение. Обмотка якоря и катушки возбуждения могут быть соединены последовательно и получать питание от одного источника тока, т.е тяговый двигатель будет иметь последовательное возбуждение. Сложным требованием эксплуатации наиболее полно удовлетворяют двигатели с последовательным возбуждением, поэтому их применяют на электровозах.
