87882

Изучение тяговых аккумуляторных батарей рудничных электровозов

Лабораторная работа

Логистика и транспорт

Для тяговых двигателей и электроаппаратуры управления и защиты контроллер автомат установлена норма 100 кОм а для электропроводов и кабелей 500 кОм. Первые служат для подачи сжатого воздуха во все цепи пневматической системы электровоза вторые – только для подъема токоприемников при отсутствии воздуха в цепи управления.

Русский

2015-04-24

2.21 MB

4 чел.

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ ДВНЗ «КРИВОРІЗЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ»

Кафедра систем промислового електроспоживання та електричного транспорту

Методичні вказівки

до лабораторних робіт з дисципліни «Електрообладнання електрифікованих видів технологічного транспорту»

для студентів напряму підготовки 6.050702 «Електромеханіка»

спеціальності «Електричний транспорт»

Кривий Ріг

2012 р.

Укладачі: Гузов Е.С., канд. техн. наук, доцент

Омельченко О.В., асистент

Рецензент:

Відповідальний за випуск:

Розглянуто на засіданні      Схвалено на засіданні вченої ради

кафедри систем промислового    електротехнічного факультету.

електроспоживання та електричного

транспорту.

Протокол №          Протокол №       

від «      »                 201    р.     від «      »              201    р.


Лабораторная работа № 1.

Тема. Изучение тяговых аккумуляторных батарей рудничных электровозов.

1.1. Общие сведения.

В настоящее время на угольных и рудных шахтах применяют следующие типы электровозов: с автономным источником питания (аккумуляторные); с внешним источником питания (контактные и  высокочастотные); комбинированные (контактно-кабельные и контактно-аккумуляторные).

Тяговые аккумуляторы, предназначенные для работы на рудничном электровозе, устанавливаются в батарейном ящике (рис. 1). Последний во время зарядки находится в зарядной камере на специальном зарядном столе, а по окончании зарядки помещается на шасси электровоза.

Каждый щелочной аккумулятор дает среднее напряжение 1,2 В, поэтому для получения необходимого напряжения аккумуляторы приходится соединять в батарею, причем между собой аккумуляторы обычно соединяются последовательно.

Рис. 1. Тяговая аккумуляторная батарея в батерейном ящике

Так как батарейные ящики рудничных электровозов изготовляются из стальных листов, то во избежание коротких замыканий аккумуляторных элементов на внутренние поверхности батарейного ящика (днища, боковые стенки, перегородки и крышки) наносится слой непроницаемого для жидкости, механически прочного, негорючего и щелочестойкого изоляционного покрытия (полиэтилена) толщиной не менее 3 мм. Перегородки, разделяющие батарейный ящик на отсеки, не должны пропускать электролит из одного отсека в другой.

Аккумуляторные электровозы ранних выпусков имели батарейные ящики со съемной крышкой специальной конструкции с пластинчатой защитой от взрыва. Практика показала, что пластинчатая защита в подземных условиях мало себя оправдывает. Зазоры между пластинками загрязняются и забиваются угольной пылью, вентиляция батареи нарушается и, таким образом, создаются условия, благоприятные для образования взрывчатой смеси под батарейной крышкой.

Аккумуляторная батарея, заключенная в батарейный ящик, относится к такому оборудованию, которое только в случаях неисправности может служить источником появления искр или опасного нагревания. К подобным устройствам следует предъявлять лишь требование повышенной надежности по сравнению с нормальным рудничным исполнением.

Повышенная надежность (РП) должна заключаться в особом механическом предохранении находящихся под напряжением частей от повреждения, а также от прикосновения и проникновения посторонних тел. Для хорошей вентиляции батарейного ящика с целью быстрого удаления образующихся во время работы батареи газов на современных электровозах пластинчатая защита заменена вентиляционными отверстиями. Отверстия в ящике расположены в шахматном порядке. При прохождении воздуха через вентиляционные отверстия угольная пыль оседает в коробке. Скопляющийся под крышкой батарейного ящика в надэлементном пространстве газ через отверстия выделяется наружу. Вентиляционные отверстия устраиваются также и в днище батарейного ящика, где они одновременно служат для слива электролита.

Батарейный ящик снабжен легкими крышками из тонких стальных листов. В случае необходимости (при заряде батареи) крышки легко снимаются или же откидываются на стороны батарейного ящика при помощи специального рычажного устройства (с двумя рукоятками). Для увеличения жесткости дна и для перекатывания по роликам перекатывающего устройства к дну батарейного ящика, с внешней его стороны, привариваются стальные полосы.

Для предохранения батарейного ящика от скатывания с электровоза во время движения на торцовых (поперечных) стенках ящика, с внешней стороны, крепится блокировочное устройство, состоящее из гнезда, в которое вставляется запорный стержень.

Монтаж аккумуляторов в батарейном ящике выполняют вплотную друг к другу, чтобы предупредить самопроизвольное ослабление контактов межэлементных соединений. Конструкция аккумуляторов позволяет собирать их в батареи с воздушными промежутками между аккумуляторными элементами около 10 мм без применения распорных деталей.

Как указывалось, аккумуляторные элементы батареи соединяются друг с другом при помощи специальных соединительных полос или перемычек, называемых межэлементными соединениями. Последние служат для соединения не только зажимов (выводов) противоположных полярностей соседних элементов, но и зажимов одинаковой полярности одного элемента.

Каждая схема соединения и расположения аккумуляторов в электровозной батарее должна удовлетворять следующим требованиям:

- расположение элементов в ящике должно обеспечивать их устойчивость при движении электровоза и минимальный бой сосудов при толчках и ударах; наиболее устойчивым будет такое расположение элемента, при котором его пластины окажутся перпендикулярными к направлению движения, т. е. к оси электровоза;

- число межэлементных соединений и расход на них металла должны быть минимальными;

- схема соединений должна быть простой во избежание ошибок при ее сборке;

- разность потенциалов между двумя любыми соседними элементами должна быть минимальной во избежание саморазряда и коротких замыканий (перекрытий) элементов.

Современные тяговые аккумуляторные батареи состоят в основном из двух секций по 40В максимальной емкостью около 600 Ah.

1.2. Утечки тока в тяговых аккумуляторных батареях.

Утечки, которые могут воспламенить взрывоопасную атмосферу или привести к пожароопасному нагреву, возникают в результате увлажнения щелочью поверхности аккумуляторов или повреждения изоляции аккумуляторных сосудов и батарейных ящиков.

Аккумуляторная батарея перед ее выпуском из зарядной камеры на линию должна иметь сопротивление изоляции 10 кОм при числе аккумуляторов до 120 шт., 15 кОм —от 120 до 200 шт. и 20 кОм — более 200 шт. В связи с этим должны быть организованы систематические измерения сопротивления изоляции батареи. Для тяговых двигателей и электроаппаратуры управления и защиты (контроллер, автомат) установлена норма 100 кОм, а для электропроводов и кабелей — 500 кОм.

Сопротивление изоляции

где Rвсопротивление вольтметра, которое должно быть возможно большим.

Измерение сопротивления изоляции необходимо производить после монтажа батареи и первого заряда и перед каждым выходом электровоза на линию.

Для повышения безопасности эксплуатации аккумуляторных электровозов применяют специальное реле утечки, непрерывно контролирующее состояние изоляции во время заряда батареи и дающее импульс на отключение при снижении сопротивления ниже допустимой величины.

1.3. Способы заряда аккумуляторных батарей

Для тяговых щелочных аккумуляторов при шестичасовом режиме заряда принимается постоянный зарядный ток, равный 0,25 их номинальной емкости, т.е. при заряде аккумулятору сообщается количество электричества Qз = 1,5Qн.

При постоянной величине зарядного тока предусматривается наличие источника постоянного тока с практически постоянным напряжением, к которому присоединяется батарея через реостат. Необходимость включения такого регулируемого сопротивления, поглощающего часть напряжения, вызывается тем, что во время заряда аккумуляторов напряжение на их зажимах увеличивается, поэтому для поддержания постоянства величины зарядного тока необходимо соответственно уменьшать сопротивление резистора, введенного в цепь заряжаемой батареи. Характер изменения сопротивления и напряжения на зажимах батареи при заряде по способу постоянной величины тока показан на рис. 2, а.

Рис. 2. Заряд при постоянной величине тока: а – характеристики заряда; б – схема включения; І расчетная (средняя) величина тока; ІІ – фактическая величина тока; ІІІ – величина напряжения; ІVвеличина включенного сопротивления.

В настоящее время для заряда аккумуляторных батарей рудничных электровозов применяют полупроводниковые зарядные устройства с автоматической стабилизацией зарядного тока.

Другим, более простым способом заряда аккумуляторной батареи является заряд путем непосредственного подключения ее к источнику постоянного тока, например к выходу неуправляемого выпрямителя. Для ограничения тока в зарядной цепи часто используют нерегулируемый резистор R (рис. 3, б). В этом случае по мере роста ЭДС батареи Еб происходит уменьшение зарядного тока I3:

,

где Uнапряжение источника;

Rб внутреннее сопротивление батареи аккумуляторов.

Рис. 3. Заряд при убывающей величине тока: а – характеристики заряда; б – схема включения.

При постоянном напряжении источника U напряжение на батарее по мере заряда постепенно повышается, так как уменьшается падение напряжения на резистор:

Uб=U-IзR

Кривые зарядных тока и напряжения для этого способа заряда показаны на рис.3, а. Такой способ заряда получил название заряда при убывающей силе тока. Способ заряда при убывающей величине тока получил также название заряда по автоматической кривой. Никаких специальных устройств или схем для его осуществления не требуется. Очевидно, что при этом способе время заряда удлиняется по сравнению с предыдущим. Если при заряде по первому способу время заряда составляло 6ч, то при заряде по данному способу оно увеличивается до 10 ч. Это время может быть уменьшено до (7—7,5 ч), если допустить повышенную величину тока в начале заряда.

Промежуточное положение между режимами заряда убывающим и стабильным током занимает режим заряда ступенчатым изменением зарядного тока со стабилизацией его на каждой ступени. Такой способ заряда (обычно с двумя ступенями) нашел применение для свинцовых аккумуляторных батарей.

Режим заряда постоянным током не является наиболее рациональным из-за увеличения затрат энергии на газовыделение в конечной стадии заряда батареи, однако он позволяет осуществить заряд в минимальное время, что важно для угольных шахт, где в течение смены необходимо полностью зарядить и подготовить батарею к работе.


Лабораторная работа № 2.

Тема. Изучение устройства тяговых сетей.

2.1. Общие сведения об устройстве тяговой сети.

Питание контактных электровозов осуществляется при помощи тяговой сети. Последняя состоит из питающих и усиливающих линий (кабелей), контактного (воздушного) провода, рельсового пути и отсасывающих кабелей. Места присоединения питающих (усиливающих) кабелей к контактному проводу и отсасывающих к рельсовому пути получили соответственно названия питающих и отсасывающих пунктов. (Питающие и отсасывающие линии (кабели) иногда, по старой терминологии, называют фидерами.) При электрической тяге, в том числе и подземной, обычно питающие линии соединяют контактный провод с положительной шиной тяговой подстанции, а отсасывающие кабели – рельсовый путь с отрицательной шиной подстанции.

Схема питания тяговой сети подземной электровозной откатки представлена на рис. 2.1.

Контактный провод в большинстве случаев секционируется, т.е. разделяется на отдельные, изолированные друг от друга участки, которые в общую контактную линию включаются при помощи участковых (секционных) разъединителей 6. Участки друг от друга изолируются участковыми (секционными) изоляторами 7. Секционирование контактной сети имеет целью облегчение ремонта сети и ликвидацию аварий путем отсоединения поврежденного участка с сохранением возможности эксплуатации остальных участков, имеющих самостоятельное питание. 

В соответствии с ПТЭ секционные изоляторы и разъединители должны устанавливаться через каждые 500 м контактной сети, а также на всех ответвлениях. В некоторых случаях питание каждого участка контактного провода осуществляется при помощи отдельных питающих линий.

Рис. 2.1. Схема питания тяговой сети: 1  максимальный автоматический выключатель; 2 и 3  соответственно питающий и отсасывающий кабель; 4 и 5 – соответственно питающий и отсасывающий пункт; 6 и 7 – участковый соответственно выключатель и изолятор

2.2. Системы электроснабжения тяговых сетей

В качестве стандартных для питания тяговых сетей при откатке контактными электровозами приняты напряжения постоянного тока 250 и 550 В, а на шинах тяговых подстанций – 275 и 600 В. Следует отметить, что на шахтах преимущественно

применяется система напряжением 250–275 В. На отдельных рудных шахтах в опытном порядке эксплуатируется электровозная откатка с напряжением тяговой сети 550–600 В.

В настоящее время в шахтах используются две системы электроснабжения тяговых сетей:

- централизованная, при которой тяговая сеть горизонта питается от тяговой подстанции, установленной в околоствольном дворе, по одному или нескольким питающим и отсасывающим кабелям (рис. 2.1);

- децентрализованная, при которой протяженная тяговая сеть горизонта разбита на участки, каждый из которых питается от отдельной тяговой подстанции (рис. 2.2).

Рис. 2.2. Децентрализованная схема питания контактной сети.

Для указанной на рис. 2.1 схемы электроснабжения подземной электровозной откатки характерно наличие участков с односторонним питанием. При таком питании просто осуществляется защита тяговой сети от токов к.з., однако в некоторых случаях оно не обеспечивает нормального эксплуатационного режима работы транспорта. Особенно это ощутимо при большой длине откатки и значительной тяговой нагрузке, когда падение напряжения в тяговой сети достигает недопустимых значений. Вследствие чрезмерного падения напряжения уменьшается скорость движения, а следовательно и производительность откатки. Появление значительных разностей потенциалов в отдельных точках рельсовой цепи приводит к возрастанию блуждающих токов.

Длина участка при одностороннем питании, определенная по максимально допустимому падению напряжения в тяговой сети (30% согласно практике проектирования) при одновременной работе трех 10-тонных электровозов, не превышает 1,5 км (сечение контактного провода 100 мм2, рельсы РЗЗ). Дальнейшее увеличение протяженности и производительности откатки требует разработки более современных и более мощных систем электроснабжения подземных тяговых сетей.

Возможно несколько путей решения этой проблемы: увеличение пропускной способности тяговой сети путем параллельной прокладки контактных проводов и усиливающих кабелей, а также применения питающих и отсасывающих кабелей большого сечения; децентрализация питания контактной сети при увеличении числа тяговых подстанций; повышение напряжения в тяговой сети.

Наиболее актуальным является совершенствование систем электроснабжения подземного электровозного транспорта при существующем номинальном напряжении тяговой сети 275В, так как переход на более высокое напряжение на действующих шахтах связан с рядом серьезных трудностей.

При схеме децентрализованного электроснабжения (рис. 2.2) можно осуществить двустороннее (раздельное или параллельное) питание участков контактной сети. При параллельном двустороннем питании длина откатки, определенная по допустимому падению напряжения при одинаковой тяговой нагрузке и наиболее неблагоприятном ее расположении, в 4 раза больше, чем при одностороннем питании. Однако двустороннее питание контактной сети от смежных тяговых подстанций влечет за собой усложнения и удорожания защитных устройств; участки сети в случае децентрализованного питания должны быть изолированы один от другого. При децентрализации электроснабжения повышается надежность работы откатки вследствие создания рассредоточенного резерва тяговых агрегатов, а также уменьшаются блуждающие токи и связанная с ними опасность электрокоррозии. При этом часть подстанций можно выполнять передвижными. Однако основная тяговая подстанция, сооружаемая, как правило, в околоствольном дворе, на весь срок службы шахты должна быть стационарной.

Внедрение схем децентрализованного питания возможно только на основе автоматизированных полупроводниковых стационарных и передвижных тяговых подстанций, обеспечивающих надежную работу без постоянного обслуживающего персонала.

2.3. Подвеска контактного провода.

Контактный провод подвешивается в выработках так, чтобы токоприемник мог свободно скользить по нему, подводя ток к двигателям электровоза. Так как контактный провод должен обладать хорошей проводимостью, то он изготовляется обычно из чистой твердотянутой меди. Контактный провод выполняется профилированным (рис. 2.3) с двумя продольными канавками для захвата провода зажимами. Такая форма контактного провода очень удобна для его подвески.

Рис. 2.3. Вид контактного провода.

Подвеска контактного провода осуществляется при помощи подвесных зажимов (рис. 2.4, а),  изготовляемых из латуни, бронзы, ковкого чугуна и стали. Подвесной зажим состоит из неподвижной 1 и подвижной 2 щек. Зажатие контактного привода производится указанными щеками, стягиваемыми болтом 3.

На рис. 2.4, б показан подвесной зажим, который служит для параллельной подвески рядом двух контактных проводов.

Соединительные зажимы (рис. 2.4, в) служат для соединения двух контактных проводов. Для присоединения к контактному проводу питающих проводов применяются питающие зажимы (рис. 2.4, г); они отличаются от обыкновенных зажимов тем, что в верхнем приливе предусмотрено несквозное отверстие для впаивания питающего провода.

Закрепление подвесных зажимов в выработке может быть произведено двумя способами. В одном случае подвесной зажим навинчивается на изоляционный болт 4 подвеса (болтодержателя) 3 (рис. 2.5), который закрепляется непосредственно на крепи откаточной выработки при помощи крышки 2. Такой способ подвески называется жестким.

Рис. 2.4. Подвесная арматура для контактной сети: 1 и 2 – щеки; 3  болт; 4 – гайка.

В другом случае головка зажима навинчивается на изоляционный болт подвеса, подвешиваемого к боковой крепи выработки при помощи поперечных поддерживающих тросов или оттяжек. Такой способ подвески называется эластичным или гибким.

Гибкий способ подвески по сравнению с жестким значительно улучшает токоснимание. Кроме того, на подвеску контактного провода при этом способе меньшее влияние оказывает колебание высоты откаточной выработки. Однако подвеску контактного провода на оттяжках можно осуществить только в достаточно высоких откаточных выработках.

Рис. 2.5. Подвесы для крепления зажимов: 1 – подвес для эластичного крепления при помощи оттяжки; 2 и 3 – соответственно крышка и корпус потолочного подвеса; 4  изоляционный болт.

Согласно правилам безопасности в настоящее время в подземных выработках допускается исключительно эластичная подвеска контактного провода. В местах пересечения тяговой сети с уклонами, бремсбергами и другими выработками контактный провод подвешивается жестко, так как в этих случаях требуется фиксация высоты его подвески.

На рис. 2.6 показана эластичная подвеска контактного провода в выработках, закрепленных различными видами крепи.

Контактный провод 2 удерживается под кровлей выработки подвесным зажимом, который крепится к подвесу (держателю) 1. Последний на оттяжках 4 крепится к боковым стенкам выработки посредством крюков 5, 6 или хомутов 8. Для обеспечения двойной изоляции контактного провода от земли используются изоляционный болт подвеса 1 и изоляторы 3, которые вставляются в оттяжки 4. В сухих выработках применяют пряжковые изоляторы, в обводненных – фарфоровые орешковые изоляторы. Для натяжения проволочных оттяжек служат натяжные муфты 7 (с ходом 100 мм) в одной из оттяжек.

Подвеска контактного провода должна производиться при помощи стальной оцинкованной проволоки диаметром 5 мм. Оттяжки контактного провода с обеих сторон изолируются от держателя (подвеса), при этом расстояние от держателя до каждого из изоляторов должно быть не более 0,3 м.

Рис. 2.6. Эластичная  подвеска контактного провода: а  при деревянной крепи выработки; б  при бетонной (кирпичной) крепи выработки; в  при арочной металлической крепи

На кривых участках контактной сети, где требуется только оттяжка контактного провода, применяется одноплечий подвес (рис. 2.7, а). Проволока для оттяжки закрепляется в отверстии плеча подвеса. На кривых, где по местным условиям требуется кроме оттяжки провода и его подвеска, применяется подвес (рис. 2.7, б), в котором проволока закрепляется в отверстиях короткого и длинного плечей. Устройство основного корпуса подвеса аналогично устройству описанных  выше подвесов.

Если для уменьшения падения напряжения в контактной сети над одной колеей подвешиваются два контактных провода, то соответственно применяются: на прямых участках пути – подвес, показанный на рис. 2.7, в; на кривых участках – подвес, показанный на рис. 2.7, г.

Подвески двух проводов над одним путем необходимо избегать и применять только в исключительных случаях. Для уменьшения падения напряжения необходимо использовать усиливающие (подпитывающие) кабели.

       

            

Рис. 2.7. Различные виды подвесов.

Для сращивания и ответвления контактных проводов при дуговых токоприемниках применяются соединительные зажимы (рис. 2.4, в). Комбинация нескольких соединительных зажимов и несложных стальных деталей с пряжковыми или орешковыми изоляторами дает возможность устраивать также и скрещивание контактных воздушных линий.

Контактный провод в зависимости от токоприемника и расположения его на электровозе может подвешиваться как по оси пути (посредине между рельсами), так и сбоку от него. В последнем случае применяют только роликовые токоприемники. При этом контактный провод следует подвешивать строго по прямой линии. При дуговых токоприемниках или пантографах контактный провод следует подвешивать зигзагообразно, чтобы рабочая часть дуги была по возможности длиннее и равномерно изнашивалась. Максимальный вынос провода от оси пути при этом не должен превышать половины рабочей ширины токоприемника.

Расстояние между точками подвески контактного провода на прямых участках пути обычно не превышает 5 м. При подвеске на кривых участках пути расстояние между подвесками принимают исходя из условия максимального смещения провода в сторону от оси пути. Обычно это расстояние находится в пределах 2 – 3 м.

Подвеска контактного провода в откаточных выработках должна производиться таким образом, чтобы расстояние от головки рельса до контактного провода было не менее 1,8 м при механической доставке людей по выработкам и при наличии отдельных выработок или отшитого отделения для передвижения людей.

При отсутствии этих условий высота подвески допускается не ниже 2 м. На площадках, а также в местах пересечения выработок для передвижения людей с выработками, имеющими контактный провод, высота подвески должна быть не ниже 2 м.

При подвеске контактного провода ближе к какой-либо стороне откаточной выработки проход для людей должен устраиваться на противоположной стороне этой выработки.

Подвеска контактного провода допускается в околоствольном дворе при условии, что:

- на время спуска и подъема смены рабочих контактный провод будет отключаться на протяжении не менее 50 м от ствола, по которому производятся спуск и подъем смены;

- подвеска контактного провода в околоствольном дворе на протяжении от указанного ствола до места, откуда начинается механизированная* доставка рабочих, будет произведена на высоте от уровня головки рельса не менее 2,2 м, а в остальных выработках околоствольного двора – не менее 2 м.

На поверхности на территории промышленной площадки высота подвески контактного провода допускается не менее 2,2 м от уровня головки рельса при условии, что откаточные пути не пересекают проезжих и пешеходных дорог. В остальных местах высота подвески должна соответствовать общим правилам устройства электротехнических сооружений.

В местах подвески расстояние от контактного провода до верхняка крепи должно быть не менее 0,2 м. При жесткой подвеске контактного провода подвесная арматура крепится непосредственно к деревянному перекрытию, каменному или бетонному своду выработки, Контактный провод в местах ремонта выработок, а также выгрузки-погрузки длинномерных материалов и оборудования должен быть отключен на время выполнения работ. Допускается выполнение этих работ без отключения провода при условии применения защитного ограждения.

На погрузочных пунктах, погрузочно-разгрузочных площадках п пересечениях выработок, по которым передвигаются люди, а также в местах выхода людей из лав, печей и других выработок должны быть предусмотрены средства для отключения участка провода или защитные ограждения из негорючих изоляционных материалов.

Места пересечения контактного провода с канатами, кабелями, трубами должны быть выполнены таким образом, чтобы исключалась возможность их соприкосновения.

В местах перехода через вентиляционные и противопожарные двери контактный провод должен прерываться или надежно изолироваться. Непрерывность электрической цепи должна осуществляться перемычкой из гибкого негорючего кабеля с суммарным сечением включенных жил не менее сечения контактного провода. Примерная схема такого перехода показана на рис. 2.8.

Контактный провод должен подвешиваться в откаточной выработке ближе к стороне, противоположной проходу для людей. При износе, превышающем 30% для провода сечением 100 мм2 и более 20% для проводов сечением 65 и 85 мм2, эксплуатация контактных проводов не допускается.

Рис. 2.8. Пример выполнения перехода контактного провода через вентиляционные и противопожарные двери: 1 – перемычка из гибкого кабеля;  2 – металлическая трубка, заполненная глиной; 3  натяжной крюк; 4 – такелажный изолятор; 5 – натяжная муфта; 6 – питающий зажим; 7 – подвесное устройство (подвес с зажимом); 8 – эластичная подвеска кабеля; 9  контактный провод.

Питающие и усиливающие кабели должны подключаться к контактному проводу гибким кабелем с оболочкой, не распространяющей горение, через автоматические выключатели или секционные разъединители. Жилы кабелей отрицательной полярности должны подключаться к рельсовому пути с помощью отдельных шин, привариваемых к рельсам или подсоединяемых к ним с помощью специальных болтовых зажимов.

От тяговой подстанции до места присоединения кабели в подземных условиях подвешиваются на креплении в верхнем углу откаточной выработки с расчетом, чтобы подвижной состав не мог их повредить. Подвеска осуществляется эластично при помощи специальных приспособлений (скоб, кронштейнов и т. п.). Броня кабеля заземляется. На питающих и отсасывающих пунктах кабели вводятся в концевые или соединительные муфты. Питающий провод с резиновой изоляцией выходит из муфты и через участковый разъединитель идет к контактному проводу, где он присоединяется при помощи специального питающего зажима. Из той, же муфты в газовой трубе отходит отсасывающий кабель, который при помощи специальных наконечников приваривается к обеим ниткам рельсового пути.

Разъединитель и муфта устанавливаются в специальной нише, кожух выключателя и муфта заземляются.

До начала производства работ по монтажу контактной сети необходимо проверить: габариты откаточных выработок; наличие оборудования, арматуры и материалов; готовность рельсовых путей; состояние и крепление откаточных выработок.

Такая проверка даст возможность своевременно исправить возможные дефекты, дополнить и заменить арматуру и материалы до начала монтажа и, следовательно, без особых помех выполнить монтаж и пустить вовремя электровозную откатку.


Лабораторная работа № 3.

Тема. Изучение пневматических систем.

3.1. Общие сведения.

Пневматические системы электроподвижного состава (ЭПС) промышленного железнодорожного транспорта предназначены для питания сжатым воздухом и приведения в действие тормозов, устройств разгрузки думпкаров, электрических аппаратов и вспомогательных механизмов с пневматическим приводом. Пневматические системы включают в себя источники и аккумуляторы сжатого воздуха, тормозное оборудование и оборудование системы разгрузки, аппараты вспомогательных цепей и контрольно-измерительные приборы, арматуру и трубопроводы.

Источниками сжатого воздуха в этих системах являются главные и вспомогательные компрессоры. Первые служат для подачи сжатого воздуха во все цепи пневматической системы электровоза, вторые – только для подъема токоприемников при отсутствии воздуха в цепи управления.

Аккумуляторами сжатого воздуха являются главные резервуары, которые одновременно служат для охлаждения воздуха, осаждения паров влаги и масла, а также ряд вспомогательных резервуаров, предназначенных для накопления воздуха и используемых в цепях управления пневматическим оборудованием, аппаратами и приборами в качестве демпферов.

К основному тормозному оборудованию относятся:

а) краны поездного и вспомогательного тормозов, с помощью которых производится управление процессом торможения;

б) воздухораспределители, предназначенные для регулирования давления воздуха в тормозных цилиндрах в зависимости от изменения давления воздуха в тормозной магистрали;

в) тормозные цилиндры, осуществляющие прижатие тормозных колодок к колесам посредством рычажных тормозных систем тележек;

г) автоматические регуляторы режима торможения (устанавливаются только на думпкарах), с помощью которых изменяется давление в тормозных цилиндрах в зависимости от степени загрузки думпкаров транспортируемой горной массой;

д) блокировочные устройства (с комбинированным краном) или краны двойной тяги и комбинированные, предназначенные для обеспечения правильного включения тормозной системы электровоза при смене поста управления (комбинированным краном можно производить экстренное торможение ЭПС с любого поста управления).

В состав оборудования разгрузки входят:

а) комбинированный кран разгрузки, через который осуществляется подача воздуха в цепь цилиндров разгрузки или ее сообщение с атмосферой;

б) редукционный клапан, понижающий давление воздуха в цепи разгрузки;

в) воздухозамедлитель, регулирующий скорость заполнения сжатым воздухом цилиндров разгрузки или его выпуска из цилиндров;

г) цилиндры разгрузки, осуществляющие поднятие одной из сторон емкости думпкара на определенный угол;

д) электропневматические приборы дистанционной разгрузки и краны ручной разгрузки думпкара. Кран разгрузки и редукционный клапан устанавливаются на электровозе, а остальное оборудование – на думпкарах.

К аппаратам вспомогательных цепей относятся пневматические блокировки, приводы открывающихся жалюзи, форсунки песочниц, стеклоочистители, аппараты звуковой сигнализации и др.

С помощью арматуры (разобщительные и трехходовые краны, редукционные, предохранительные и обратные клапаны, маслоотделители, фильтры и др.) производятся переключения в цепях пневматической системы, их защита от повышения давления воздуха, регулирование давления и очистка воздуха от паров масла, а также выполняется целый ряд других операций, обеспечивающих нормальную работу системы.

Трубопроводами по определенной схеме соединяются между собой все пневматическое оборудование, арматура, приборы и аппараты, образуя пневматические цепи: питательную, тормозную, вспомогательную и разгрузки думпкаров. Цепи пневматических систем промышленных электровозов и тяговых агрегатов выполняют одинаковые функции, а имеющиеся различия зависят от конструктивных особенностей ЭПС, примененного оборудования и типа тормозов.

3.2. Схемы пневматических систем.

Пневматическая система электроустановок имеет питательную, тормозную, вспомогательные и разгрузочную цепи.

Питательная и тормозная цепи (рис. 3.1) подключены к главной компрессорной установке, состоящей из двух компрессоров 9 с электрическим приводом. Воздух компрессорами всасывается из кузова электровоза и нагнетается в четыре последовательно соединенных главных резервуара 1 емкостью по 0,47 м3 каждый. Включение и отключение компрессоров производятся автоматически регулятором давления 31 в зависимости от давления в главных резервуарах.

На каждой напорной магистрали 1 установлено по два предохранительных клапана 6 и 5, а между ними – обратный клапан 7. Клапаны, расположенные со стороны компрессора, отрегулированы на давление 0,91 МПа, а со стороны главных резервуаров – на давление 0,95 МПа. Между вторым и третьим главными резервуарами помещен маслоотделитель 2, в котором сжатый воздух дополнительно очищается от масла и влаги. Выделяющийся конденсат периодически выпускается в атмосферу открытием электропневматических клапанов 3, которыми оборудованы первый и третий главные резервуары, а также маслоотделитель 2. Клапаны имеют электрообогреватели и приводятся в действие включением тумблера в кабине машиниста. На выходе из напорной магистрали перед питательной магистралью ІІ установлен спиртораспылитель 5, который служит для снижения температуры образования насыщенного водяного пара (точка росы) в сжатом воздухе. Этим в определенной степени (зависящем от перепада температур сжатого воздуха) предотвращается образование конденсата и перемерзание зимой трубопроводов и арматуры пневматической системы.

Рис. 3.1. Схема питательной и тормозной цепей пневматической системы ЭУ тяговых агрегатов

Из питательной магистрали II через краны машиниста 37 воздух поступает в тормозную магистраль III, где его давление регулируется поворотом ручки крана машиниста. Для обеспечения правильного включения тормозной системы при смене постов управления предназначены блокировочные устройства 28, через которые краны машиниста 37 и краны прямодействующего (вспомогательного) тормоза 33 соединяются с тремя магистралями: питательной, тормозной и тормозных цилиндров. Включение блокировочного устройства на рабочем посту управления производится съемной ручкой, которая может быть снята только после выключения блокировочного устройства нерабочего поста, в результате чего краны машиниста и вспомогательного тормоза отсоединяются от магистралей и происходит затормаживание поезда. Одновременно размыкается электрическая цепь управления, что исключает не только управление тормозами, но и пуск тягового агрегата с нерабочего поста.

При торможении краном машиниста 37 происходит разрядка тормозной магистрали, срабатывает воздухораспределитель 10, связующий запасной резервуар 14 с импульсной магистралью, из которой сжатый воздух через блокировочное устройство 28 подается в кран вспомогательного тормоза 33 и перемещает поршень повторителя крана, открывая доступ воздуха из питательной магистрали через блокировочное устройство 28 в магистраль тормозных цилиндров IV, откуда через электроблокировочный клапан 26 воздух поступает в тормозные цилиндры 22.

Электроблокировочный клапан предотвращает возможность одновременного действия пневматического и электрического (реостатного) тормозов. При включении реостатного тормоза этот клапан сообщает тормозные цилиндры с атмосферой, если давление в тормозной магистрали выше 0,25 МПа. В случае экстренного торможения или разрыва поезда электроблокировочный клапан восстанавливает работу пневматического тормоза при падении давления в тормозной магистрали ниже 0,25 МПа. Выключение реостатного тормоза при действии пневматического осуществляется пневматическим выключателем 27, который размыкает цепь управления реостатным торможением при достижении давления в тормозных цилиндрах выше 0,18 МПа. В случае экстренного торможения краном машиниста включается также электромагнитный рельсовый тормоз (ЭМРТ), в цилиндры 21 привода которого подается воздух из питательной магистрали через электропневматический клапан. Одновременно катушки тормозных башмаков ЭМРТ подключаются к аккумуляторной батарее электровоза.

При отпуске тормозов краном машиниста давление в тормозной магистрали и в запасном резервуаре повышается, а в импульсной магистрали снижается, так как воздухораспределитель сообщает ее с атмосферой. В результате перепада давлений в импульсной магистрали и в тормозных цилиндрах 22 поршень повторителя крана вспомогательного тормоза перемещается и выпускает воздух из тормозных цилиндров в атмосферу, пока не выровняются давления в импульсной и тормозной магистралях, т. е. произойдет частичный или полный отпуск тормозов. С импульсной магистралью соединен также уравнительный резервуар 15, предназначенный для сглаживания пульсации воздуха при работе воздухораспределителя.

В случае торможения краном вспомогательного тормоза 33 воздух из питательной магистрали через блокировочное устройство 28 поступает непосредственно в магистраль тормозных цилиндров и далее через электроблокировочный клапан 26 в тормозные цилиндры 22. При переводе ручки крана вспомогательного тормоза в поездное положение производится отпуск тормозов и тормозные цилиндры сообщаются с атмосферой при включении клапана.

При следовании тягового агрегата в недействующем состоянии сжатый воздух из тормозной магистрали подается в питательную магистраль через кран 29 и обратный клапан 30. При этом открываются краны 13, 23 и 4, установленные соответственно перед воздухораспределителем, краном вспомогательного тормоза и четвертым главным резервуаром. Остальные краны перекрываются, а тормозная магистраль соединяется с тормозной магистралью ведущего локомотива.

При проезде запрещающего сигнала или сходе с рельсов одной из тележек осуществляется экстренное торможение поезда электропневматическим клапаном (II), включение которого производится от автоматической локомотивной сигнализации (АЛСН) или от сигнализатора схода с рельсов.

Для подачи сжатого воздуха в питательные магистрали думпкаров, а также для зарядки главных резервуаров от посторонних источников сжатого воздуха имеется вывод питательной магистрали II на торце (буферном брусе) электровоза, оканчивающийся концевым краном 18 и соединительным рукавом 16.

Очистка сжатого воздуха, поступающего из питательной магистрали в краны вспомогательного тормоза и в электропневматические клапаны 11 и 20, производится установленными перед ними фильтрами 12.

Контроль давления в питательной и тормозной магистралях, в уравнительном резервуаре крана машиниста и тормозных цилиндрах осуществляется манометрами 36, 38, 39 и 35, установленными на обоих постах управления и соединенными с трубопроводами посредством гибких рукавов 34. Запись давления в тормозной магистрали производится локомотивным скоростемером 32, с помощью которого можно проконтролировать правильность действий машиниста в процессе торможения.

Для обдува сжатым воздухом оборудования, установленного под кузовом тягового агрегата, и его ходовой части предусмотрен соединительный рукав 25. Остальными позициями на рис. 3.1 обозначено: 17 – соединитетельный рукав магистрали тормозных цилиндров; 19 – разобщительный кран; 24 – клапан быстрого отпуска тормозов.

Вспомогательные цепи включают в себя цепи управления токоприемниками, электрическими аппаратами, цилиндрами открытия жалюзи и стеклоочистителями, а также цепи звуковых сигналов, систем разгрузки и пескоподачи.

3.3. Основные приборы и оборудование пневматических систем

Компрессор (рис. 3.2) является трехцилиндровой поршневой машиной с воздушным охлаждением и двумя ступенями сжатия воздуха: первой ступенью низкого давления (до 0,44 МПа) и второй – высокого давления (до 0,91 МПа).

На базовой детали компрессора (литом чугунном корпусе 5) монтируются его составные части. В задней стенке корпуса и в его передней крышке запрессованы шарикоподшипники, в которых вращается коленчатый вал 24 с узлом шатунов 7. На боковых стенках корпуса имеются люки для доступа к внутренним деталям компрессора, закрываемые крышками 3.

На верхних фланцах корпуса 1 крепятся три чугунных цилиндра, расположенные в одной вертикальной плоскости под углом друг к другу: вертикальный цилиндр 15 второй ступени и боковые цилиндры 6 и 20 первой ступени.

Стальной коленчатый вал 24, с которым связан узел шатунов 7, снабжен двумя противовесами 25 для уравновешивания инерционных сил. Вал имеет систему каналов для подачи смазки к подшипникам шатунов. Передний его конец посредством муфты соединяется с приводным электродвигателем, а задний – с приводом масляного насоса компрессора. На передний конец коленчатого вала насажен также шкив для привода вентилятора 16 охлаждения компрессора.

Рис. 3.2. Компрессор.

Узел шатунов 7 предназначен для перемещения поршней 18 первой ступени и поршня 17 второй ступени с помощью шатунов 22 в процессе вращения коленчатого вала. Соединение верхних головок шатунов с поршнями осуществляется поршневыми пальцами 21. В узле шатунов имеется система каналов, а в самих шатунах – центральное отверстие для смазки всех трущихся поверхностей.

К верхним фланцам цилиндров 6 и 20 крепятся клапанные коробки 19 первой ступени, а к фланцам цилиндра 15 – клапанная коробка 14 втоpой ступени. По конструкции клапанные коробки обеих ступеней идентичны и состоят из корпуса, нагнетательного и всасывающего клапанов.

Для очистки всасывающего воздуха на цилиндрах первой ступени установлены фильтры 9. В качестве фильтрующих элементов в них используются войлок и набивка из капрона, смоченные в масле.

Для охлаждения воздуха после его сжатия в цилиндрах 6 и 20 первой ступени на заднем торце корпуса 5 помещен холодильник радиаторного типа, состоящий из двух секций 10 ребристых трубок, общего верхнего коллектора и двух нижних коллекторов 23, имеющих краники для слива конденсата. На холодильнике перед входом в цилиндр высокого давления (второй ступени) установлен предохранительный клапан 13, ограничивающий давление воздуха до 0,44 МПа, который соединен с цилиндрами трубкой 12. Холодильник и цилиндры обдуваются вентилятором 16, размещенным на корпусе 5 и имеющим привод от коленчатого вала 24 через клиноременную передачу.

Система смазки в компрессоре комбинированная: все подшипники шатунов смазываются маслом под давлением, создаваемым масляным насосом, через коленчатый вал и каналы в шатунах, а остальные детали компрессора – масляно-воздушной смесью, образующейся в результате разбрызгивания масла вращающимися деталями. Ванной для масла служит картер корпуса 1, в который масло заливается через пробку 2. Уровень масла контролируется щупом 4, а давление – манометром, устанавливаемым рядом с компрессором. Для подогрева масла в зимнее время в картере размещен электрообогреватель. Слив масла из картера производится через пробки, имеющиеся в корпусе 1. Корпус компрессора сообщается с атмосферой через сапун 8, в котором имеется обратный клапан, открывающийся при давлении в корпусе выше нормального.

Принцип работы компрессора заключается в следующем. Воздух всасывается в него из кузова через фильтры и сжимается то в одном, то в другом цилиндре низкого давления (первой ступени). При движении поршня первой ступени к нижней мертвой точке в цилиндре создается разряжение, всасывающий клапан открывается и воздух, пройдя через фильтры, поступает в цилиндр низкого давления. При движении поршня вверх происходит сжатие воздуха, всасывающий клапан закрывается, а открывается нагнетательный клапан и сжатый воздух подается в верхний коллектор холодильника. Отсюда воздух поступает в нижний, а затем, пройдя через средний ряд ребристых трубок, снова попадает в верхний коллектор, откуда подается в цилиндр высокого давления (второй ступени). Здесь воздух вторично сжимается и направляется в нагнетательный трубопровод главных резервуаров.


Лабораторная работа № 4.

Тема. Изучение электрических аппаратов низковольтных цепей карьерных электровозов.

4.1. Контроллеры машиниста.

Контроллеры машиниста (управления) предназначены для дистанционного управления силовыми высоковольтными аппаратами. С их помощью к источнику низкого напряжения подключают или отключают в определенной последовательности провода цепи управления, т. е. включают или выключают высоковольтные аппараты при пуске, регулировании скорости, остановке, изменении направления движения и электрическом торможении электровоза.

Таким образом, контроллеры машиниста служат для косвенного управления работой тяговых двигателей в тяговом и тормозном режимах.

Для выполнения этих функций контроллеры снабжаются рядом рукояток, каждая из которых предназначена для выполнения определенных операций управления. Рукоятки имеют несколько фиксированных позиций, соответствующих определенным положениям силовых аппаратов или определенным операциям их переключения, а при автоматическом управлении – определенным режимам переключений.

В системах плавного регулирования в контроллеры встраиваются элементы непрерывного регулирования – регулируемые резисторы или различные индукционные устройства. В этом случае рукоятка может даже не иметь отдельных позиций, но должна фиксироваться в любом положении.

Распределение функций управления и расположение отдельных рукояток контроллера выполняют с учетом обеспечения наибольшей простоты и удобства пользования ими. Для предотвращения ошибочных действий машиниста в контроллере с помощью механических блокировок создают взаимозависимость между рукоятками. Одну из рукояток контроллера, обычно реверсивную, выполняют съемной. Она служит ключом, запирающим остальные рукоятки в выключенном положении: снять реверсивную рукоятку можно только в нулевом положении; в это положение она может быть поставлена только после возвращения остальных рукояток также в нулевое положение. На электровозе обычно имеется два контроллера, а реверсивную рукоятку выдают всегда одну. Поэтому машинист не может случайно оставить какую-либо рукоять на одном из контроллеров во включенном положении, что вызвало бы нарушение правильной работы схемы при управлении составом с помощью другого контроллера. Контроллеры машиниста бывают барабанного и кулачкового типов. Принцип работы их поясняется рис. 4.1.

Рис. 4.1. Схемы контроллеров машиниста барабанного (а) и кулачкового (б) типов

В контроллере барабанного типа (рис. 4.1, а) на вал 9 насажен барабан 1, к которому прикреплены сегменты 2. От угла сегмента и его местоположения на барабане при повороте последнего машинистом зависит необходимая последовательность замыкания и размыкания проводов цепи управления, которые присоединяются к соответствующим пальцам 3, закрепленным на стойке 4. Пальцы прижаты к барабану, и контакт между ними осуществляется с помощью сегментов при повороте барабана на определенный угол.

В контроллере кулачкового типа (рис. 4.1, б) замыкание и размыкание проводов цепей управления осуществляется кулачковыми контакторными элементами, укрепленными на стойке 4. Посредством рукоятки машинист поворачивает вал 9, на котором укреплены кулачковые шайбы 8, имеющие выступы 10 различных конфигураций и размеров. Выступ нажимает на ролик 11 контакторного элемента, при этом контакты 5 и 6, к которым присоединяются провода цепи управления, размыкают цепь. Как только выступ шайбы пройдет ролик, сжатая до этого пружина 12 повернет рычаг 7, и контакты 5 и 6 снова замкнутся. Таким образом, контакты контакторов размыкаются кулачковыми шайбами, а замыкаются под действием пружин.

Сопоставление контроллеров обоих типов позволяет отметить, что барабанный контроллер значительно проще по конструкции, дешевле в производстве и ремонте, чем кулачковый. Однако скольжение его пальцев по поверхности сегментов приводит к интенсивному износу контактных поверхностей из-за трения. Износ возрастает с увеличением длины пути скольжения пальцев, а также при дугообразовании на контактах. Контроллер кулачкового типа лишен этих недостатков. На всех отечественных карьерных электровозах и тяговых агрегатах устанавливаются контроллеры кулачкового типа.

Устройство контроллера кулачкового типа, используемого для управления электровозом постоянного тока со ступенчатым резисторным пуском и электрическим торможением тяговых двигателей  рассмотрен на рис. 4.2.

Рис. 4.2. Контроллер со ступенчатым резисторным пуском.

Контроллер собран на литом основании 1, которое соединено с крышкой 6 стальными рейками 5. Кулачковые контакторы 3 укреплены на рейках 5. Контроллер имеет два переключателя: главный и реверсивно-тормозной.

Главный переключатель состоит из двух кулачковых валов, связанных между собой зубчатой передачей. Главный вал включает в себя стальную ось, на которую насажены кулачковые шайбы 2, приводящие в действие 28 контакторов 3. Управляя в процессе движения этим переключателем с помощью несъемной главной рукоятки 7, машинист воздействует на контакторы силовой цепи. На рукоятке 7 имеется защелка; при установке ее во впадины сектора 8 происходит фиксация позиций. Всего фиксированных позиций 37, причем 24-я и 36-я позиции являются безреостатными. На позицию последовательно-параллельного соединения тяговых двигателей рукоятку 7 можно установить только при воздействии на деблокирующее устройство, смонтированное на рукоятке нажав кнопку.

Силовыми реверсивными и тормозными переключателями машинист управляет посредством реверсивно-тормозного переключателя контроллера, приводимого в действие съемной реверсивной рукояткой 4. Реверсивный вал состоит из чугунного корпуса, выполненного соосно с главным валом, кулачковых шайб, закрепленных на корпусе и управляющих десятью кулачковыми контакторами. Оси реверсивного и главного валов вращаются в шариковых подшипниках.

Взаимозависимость (блокировка) главной и реверсивной рукояток выполнена так, что повернуть главную рукоятку на любую фиксированную позицию можно только тогда, когда реверсивная рукоятка не находится на нулевой позиции; поворот реверсивной рукоятки на любую позицию возможен только при нахождении главной рукоятки на нулевой позиции.

Для управления тяговыми агрегатами переменного тока с дизельными секциями автономного питания при плавном регулировании напряжения на тяговых двигателях используют контроллеры, показанные на рис. 4.3.

Контроллер (кулачкового типа) состоит из двух переключателей – главного и реверсивно-тормозного, валы которых закреплены в шариковых подшипниках на нижнем и верхнем 5 основаниях. Сверху контроллер закрыт крышкой 1.

Главный переключатель служит для регулирования угла отпирания тиристоров и дистанционного управления главным контроллером в тяговом и тормозном режимах, а также для управления дизельной секцией. Положение главного переключателя, на вал которого насажен штурвал управления 2, фиксируется на позициях, нанесенных на лимбе 3. Кроме фиксированных позиций, имеется восемь нефиксированных, используемых при работе в режиме автономного питания.

Рис. 4.3. Контроллер управления тяговыми агрегатами переменного тока с дизельными секциями автономного питания

Для регулирования угла отпирания тиристоров управляющими напряжением используется индукционное устройство — сельсин 8. Однофазный сельсин представляет собой асинхронную машину, в которой расположенная на роторе обмотка возбуждения создает пульсирующий магнитный поток. Обмотка статора сельсина имеет три фазы, соединенных в звезду. В данном случае для работы используются только две фазы. Пульсирующий магнитный поток индуктирует в обмотке статора ЭДС, зависящую от угла поворота ротора. При повороте ротора взаимоиндуктивность между обмотками ротора и статора плавно изменяется по закону косинуса, вследствие чего индуктируемая в обмотке статора э. д. с. пропорциональна косинусу угла поворота.

На оси главного переключателя установлена профильная шайба 6, соединенная через поводок 7 с ротором сельсина. Обмотка возбуждения сельсина подключена к блоку питания напряжением 110 В при частоте 50 Гц, а управляющее напряжение изменяется в пределах 1...30В в зависимости от угла поворота ротора.

Управление реверсивно-тормозным переключателем производится посредством съемной реверсивной рукоятки 4, имеющей пять фиксированных позиций.

Фиксация валов обоих переключателей на позициях осуществляется профильными дисками и системой рычагов с пружинами. Для предотвращения ошибочных действий машиниста оба вала сблокированы между собой так, что главный переключатель может быть установлен в любое положение, если реверсивная рукоятка не находится на нулевой позиции; установка реверсивно-тормозного переключателя в нулевое положение возможна лишь при нахождении главного переключателя на нулевой позиции.

4.2. Выключатели.

Многочисленные низковольтные выключатели применяются для управления различными цепями из кабины машиниста или машинных отделений электровозов. С их помощью осуществляются подъем и опускание центральных и повороты боковых токоприемников; включение и выключение вспомогательных машин, печей отопления, освещения и т. п.

Все аппараты низковольтных цепей имеют ручное управление, а их контактная система, как правило, состоит из пальцев или стыковых контактов.

Типичным примером таких выключателей являются блоки КУ, располагаемые на пульте управления машиниста. Устройство контактной системы данного выключателя показано на рис. 4.4.

Рис. 4.4. Устройство контактной системы выключателя КУ: 1 – подвижный контакт; 2 – неподвижный контакт; 3 – пружина; 4 – ось; 5 – рукоятка.

Аналогична конструкция выключателя управления, с помощью которого подключаются к источнику энергии и отключаются от него все цепи управления. Однако этот выключатель оборудуется небольшим дугогасительным устройством.

В цепях освещения используются пакетные выключатели типа ПВ, контактную систему которых набирают из отдельных пакетов. Выключатели снабжаются заводными пружинами для мгновенного переключения, при этом скорость движения их подвижных контактов от скорости вращения машинистом рукоятки выключателя не зависит.

4.3. Регуляторы напряжения.

Регуляторы напряжения устанавливаются на электровозах постоянного тока и предназначены для автоматического регулирования напряжения генераторов управления. Регулятор напряжения автоматически изменяет силу тока возбуждения генератора, поддерживая его напряжение постоянным при изменении частоты вращения и нагрузки. Пределы изменения тока возбуждения зависят от заданных колебаний напряжения контактной сети, характеристик приводного двигателя и самого генератора.

Современные тяговые агрегаты оборудуются транзисторными бесконтактными регуляторами напряжения (БРН), имеющими высокую эксплуатационную надежность и практически не нуждающимися в подрегулировке. Конструктивно БРН монтируется на изоляционных панелях, закрываемых с лицевой стороны защитными кожухами.

Точность регулирования при напряжении контактной сети 2300... 3850 В и нагрузке генератора до 200 А составляет 50 ± 1,5 В. Схема регулятора и его подключение к цепи управления показаны на рис. 4.5. БРН имеет четыре вывода: к первому через предохранитель Пр11 присоединяется положительная клемма Я1 генератора управления, ко второму и третьему – обмотка возбуждения, четвертый соединяется с землей. Параллельно генератору управления на сборную шину подключается аккумуляторная батарея АБ. Диод Д31 играет роль реле обратного тока, а контактор Р5, выполняя защитную функцию, размыкается в случае резкого повышения напряжения на генераторе, и тогда сборная шина получает питание только от аккумуляторной батареи.

Рис. 4.5. Схема регулятора напряжения и его подключение к цепи управления.

Схема БРН состоит из двух основных частей: измерительной (левее клеммы 1) и регулирующей (правее этой клеммы). Последняя представляет собой мультивибратор.

Чувствительным элементом измерительной части, реагирующим на изменение напряжения генератора управления, является стабилитрон Д13. После запуска генератора управления его напряжение возрастает пропорционально частоте вращения якоря. При номинальной частоте вращения напряжение становится равным 50 В. В это время стабилитрон Д13 пробивается и его сопротивление резко падает. Транзистор Т1 отпирается, обеспечивая режим насыщения транзистора Т2; последний шунтирует управляющий электрод тиристора Д11. Известно, что для запирания тиристора, кроме снятия управляющего импульса, необходимо приложить обратное напряжение. Это действие по отношению к тиристору Д11 выполняет схема мультивибратора: в момент отпирания гасящего тиристора Д12, через который напряжение конденсатора С1, как обратное, прикладывается к тиристору Д11, последний запирается, прерывая ток возбуждения, протекавший до этого через обмотку Ш1-Ш2, клемму 2 и диод Д7 на землю. Схема начинает работать в режиме холостого хода, и ток возбуждения уменьшается. Значит, уменьшаются ЭДС генератора и напряжение на его зажимах.

Когда напряжение в цепи резисторов R2, R7 станет ниже напряжения пробоя стабилитрона Д13, он запирается, его сопротивление увеличивается, транзисторы Т1 и Т2 закрываются. Схема начинает работать в режиме максимальной отдачи, и напряжение генератора управления возрастает.

В измерительной части: диод Д8 предназначен для повышения стабильности работы транзистора Т1; конденсатор С2 служит для сглаживания пульсации напряжения генератора управления; диод Д9 предотвращает разряд конденсатора С2 на цепь регулятора. Настройку регулятора на заданное напряжение производят потенциометром R7.

В регулирующей части: диод Д6, шунтирующий обмотку возбуждения, на которую нагружен мультивибратор, является нелинейным разрядным сопротивлением; дроссель Др служит для уменьшения импульсов разрядного тока конденсатора С1 через гасящий тиристор Д12; цепочка RуДу ограничивает ток управления. Необходимыми элементами мультивибратора являются диоды    Д1-Д7, стабилитроны Д10 и резистор К1.

4.4. Выпрямительно-стабилизирующие устройства цепей управления

Эти устройства на электровозах переменного тока обеспечивают получение стабилизированного напряжения постоянного тока, которым питаются цепи управления. Основными узлами их являются: трансформатор, регулируемый подмагничиванием сердечников магнитных шунтов, блок управления и дроссели.

Магнитопровод трансформатора (рис. 4.6) состоит из трех частей: основного сердечника 6 и двух крайних (магнитных шунтов) 5 и 7, отделенных один от другого изолирующими прокладками. Первичная обмотка 1 имеет две катушки, соединенные последовательно. Каждая из них охватывает три стержня сердечников 5, 6 и 7. Вторичная обмотка 2 содержит две параллельно включенные катушки, каждая из которых размещена на стержнях основного сердечника 6. На каждом стержне сердечников 5 и 7 находится катушка обмотки управления. Все катушки обмотки управления соединены последовательно так, чтобы магнитные потоки, создаваемые каждой парой катушек одного магнитного шунта, складывались, а ЭДС индуктируемые в них переменным магнитным потоком первичной обмотки, взаимно компенсировались.

Обмотка управления (подмагничивания) питается постоянным током от блока управления. Если постоянного тока подмагничивания нет, то магнитный поток создается в обмотке которая получает питание от обмотки собственных нужд тягового трансформатора. При этом магнитный поток распределяется по магнитопроводу между основным сердечником и магнитными шунтами пропорционально площади их поперечных сечений. Во вторичной обмотке 2 индуктируется минимальная ЭДС. Если от блока управления поступил сигнал на обмотку подмагничивания, то сердечники магнитных шунтов насыщаются и их магнитное сопротивление возрастает. Следовательно, созданный обмоткой 1 магнитный поток из сердечников 5 и 7 будет вытесняться в основной; сердечник 6. Суммарный магнитный поток в сердечнике 6 увеличивается, что вызывает возрастание ЭДС, индуктированной во вторичной обмотке. Когда сердечники 5 и 7 будут полностью насыщены, магнитный поток в основном сердечнике 6 станет максимальным и с ТРПШ будет сниматься максимальное вторичное напряжение.

Рис. 4.6. Магнитная система с обмотками ТРПШ.

При повышении напряжения контактной сети и, следовательно, напряжения первичной обмотки ТРПШ сила тока подмагничивания уменьшается блоком управления. Это приводит к снижению магнитного потока в стержнях сердечников 5 и 7, создаваемого обмоткой управления. Внутрь их сильнее проникает переменный магнитный поток, который в стержнях сердечника 6 уменьшается, что приводит к снижению напряжения вторичной обмотки. Изменяя ток управления, можно плавно регулировать вторичное напряжение ТРПШ.

Блок управления, предназначенный для питания обмотки подмагничивания ТРПШ, представляет собой замкнутую систему автоматического регулирования. Входным сигналом для него является выходное напряжение силового выпрямительного моста, подключенного ко вторичной обмотке ТРПШ. Питание блока управления осуществляется от отдельного маломощного трансформатора.

4.5. Электромагнитный рельсовый тормоз.

Безопасность движения – один из важнейших факторов работы любого транспорта, особенно железнодорожного карьерного, где уклоны достигают 60 – 80%. Работа транспорта без применения дополнительных тормозных устройств в этих условиях невозможна.

Тормозной башмак ЭМРТ (рис. 4.7) представляет собой электромагнит, приводимый в действие отдельным выключателем, установленным на пульте управления в кабине машиниста. Когда по токопроводу 1 подается питание на катушку 3, намотанную на стальной, закрытый кожухом каркас 2, магнитный поток проходит по секциям стальных магнитопроводов-полюсов 4, укрепленных на каркасе и имеющих некоторую свободу перемещения относительно каркаса для возможности самоустановки их по головке рельса. При этом возникает сила притяжения к рельсу, создающая тормозной эффект.

Рис. 4.7. Тормозной башмак ЭМРТ.

Основные параметры башмака ЭМРТ следующие: сила притяжения к рельсу – 80 ± 8кН, номинальное напряжение на катушке – 50 В, длительный ток катушки – 21,5 А, масса – 240 кг.

Все виды тормозов требуют на подготовку к действию 20... 25 с, эффективность их применения зависит от силы сцепления колеса с рельсом. ЭМРТ срабатывает всего за 1,5 с, его эффективность от состояния сцепления колес с рельсами не зависит, он может использоваться в сочетании с любым другим тормозом.

В тяжелых условиях работы ЭМРТ наблюдается повышенный износ объемных трущихся накладок 5, заменяемых по мере их износа в процессе эксплуатации. Чтобы исключить возможность попадания продуктов износа башмаков в пространство между накладками 5, устанавливаются диамагнитные вставки 6. Торцы башмака выполняются в виде «лодочки», чтобы обеспечить прохождение стрелочных переводов и кривых малого радиуса при заторможенном положении башмака.


ЛИТЕРАТУРА:

1. Електрифікація гірничого виробництва: Підручник для ВНЗ / За ред. Л.О. Пучкова і Г.Г. Півняка. – Д., Нац. гірн. ун-т, 2010. – Т.1. – 503 с.: іл.

2. 1. Електрифікація гірничого виробництва: Підручник для ВНЗ / За ред. Л.О. Пучкова і Г.Г. Півняка. – Д., Нац. гірн. ун-т, 2010. – Т.2. – 599 с.: іл.

3. Чеботаев Н. И. Электрооборудование и электроснабжение открытых горных работ. – М.:Изд-во МГГУ, 2006. – 474 с.

4. Мазепа С. С., Марущак Я. Ю., Куцик А. С. Електрообладнання промислових підприємств. – Львів:Магнолія - 2010. – 260с.

5. Волотковский С.А. Рудничная электровозная тяга. – М.: Недра, 1981. – 389 с.

6. Безрученко В. Н., Братраш В. А., Петрович Л. В. Электроподвижный состав промышленного железнодорожного транспорта. – К.:Вища школа,1982 .-248 с.

7. Электрификация горных работ: Учебник для ВНЗ / Под ред. С.А. Волотковского. – Киев: Вища школа, 1980. – 448 с.

8. Щуцкий В. И., Волощенко Н. И., Плащанский Л. А. Электрификация подземных горных работ.-М.:Недра,1986 .-364 с.

9. Чеботаев Н. И., Плащанский Л. А. Электрификация горного производства.-М.:Изд-во МГГУ,2008 .-135 с.

10. Белый М. М., Заика В. Т., Пивняк Г. Г., др. Электрификация горных работ.-М.:Недра,1992 .-383 с


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

3965. Основные объекты и действия в испанском языке. Грамматика испанского языка 380.09 KB
  Имя существительное в испанском языке имеет два рода: мужской и женский, и два числа: единственное и множественное. Род существительного в испанском языке может не совпадать с родом соответствующего слова в русском языке (так, например, слово “libro” – мужского рода, а его русский эквивалент «книга» – женского рода).
3966. Пакет Swing компонувальники LayoutManager 379.45 KB
  Лабораторна робота (Пакет Swing – компонувальники (LayoutManager)) Тема роботи: Пакет Swing – компонувальники (LayoutManager). Мета роботи: Дослідити роботу, одного з компонентів пакету Swing, компонувальники (LayoutManager). План ро...
3967. Определение момента инерции маятника Максвелла 379.34 KB
  определить момент инерции маятника экспериментально и сравнить его с теоретическим значением. Установка маятника Максвелла может отличаться от ниже описанной, но принцип работы тот же
3968. МОБІЛЬНІ ГЕНЕТИЧНІ ЕЛЕМЕНТИ ГЕНОМУ ЛЮДИНИ: СТРУКТУРА, РОЗПОДІЛ І ФУНКЦІОНАЛЬНА РОЛЬ 377.25 KB
  Наведено дані про мобільні генетичні елементи (МГЕ) людини, на частку яких припадає майже 45% геному. Поряд із класифікацією і локалізацією МГЕ особливу увагу приділено їхній ролі у функціонуванні геному, зокрема участі у рекомбінаційних процесах, регуляції ак тивності генів та в утворенні нових генів.
3969. Типове положення про службу захисту інформації в автоматизованій системі 375.74 KB
  «Типове положення про службу захисту інформації в автоматизованій системі» Виконала: ст. гр. СН-41 Ковальчук Лариса У загальному випадку «Типове положення про службу захисту інформації (СЗІ) в автоматизованій системі (АС)» складається з таких розділ...
3970. Схемотехніка логічних елементів та їх реалізація на мікропроцесорі 365.86 KB
  Специфіка програмування мікроконтролера PIC16F628. Рішення задач. Створення проекту в MPLAB. Створення проекту в PROTEUS. Схемотехніка логічних елементів та їх реалізація на базі мікропроцесорів. Прості висловлення – логічний елемент (змінна) – входить до складу складного висловлення логічної функції, яка залежить від істинності чи помилковості аргументів.
3971. ІНФОРМАЦІЙНА БЕЗПЕКА WEB 2.0 359.9 KB
  ІНФОРМАЦІЙНА БЕЗПЕКА WEB 2.0. Що таке Web 2.0 WEB 2.0 – це методика проектування систем, котрі шляхом врахування мережевих взаємодій стають тим краще, чим більше ними користуються. Web 2.0 - не технологія і не особливий ...
3972. АЭРОНАВИГАЦИЯ Методические указания по изучению дисциплины и выполнению контрольных работ 355.61 KB
  Дисциплина «Аэронавигация» является профилирующей, которая определяет уровень профессиональной подготовки студентов специализации «Летная эксплуатация гражданских воздушных судов». Она является основой для изучения других дисциплин, формирующих профессиональную подготовку.
3973. Знайомство з пакетом Swing 350.08 KB
  Лабораторна робота №7 (Знайомство з пакетом Swing) Тема роботи: Знайомство з пакетом Swing Мета роботи: Дослідити пакет Swing. План роботи. Ознайомлення з компонентами бібліотеки Swing. Навчитися добавляти компоненти до контейнерів Озн...