Виробниче навчання
Гр.31 Виробниче навчання.
Среда, 24 мая · 10:00–11:30AM
Часовой пояс: America/New_York
Контактная информация для встречи в Google Meet
Ссылка на видеовстречу: https://meet.google.com/afm-dhsy-wqy
19.05.23-24.05.2023р.
Виробниче навчання. Законспектувати.
Загальні відомості про електровози та перспективи розвитку залізниць
Локомотив (франц. locomotive, від латин. loco moveo — зрушую з місця), тяговий транспортний засіб, що відноситься до рухомого складу і призначений для пересування по рейках поїздів або окремих вагонів. Всі види локомотивів характеризуються номінальною потужністю, силою тяги, швидкістю, к.к.д, типом передачі.; а електровози, крім того, — родом струму.
Електровоз — це локомотив, який живиться електричною енергією з контактної мережі та перетворює її за допомогою тягових двигунів в механічну енергію, необхідну дня обертання колісних пар.
Електровози та МВРС належать до неавтономного рухомого складу тому, що джерело живлення електричної енергії знаходиться на відстані від локомотива і вона підводиться до нього по контактному проводу. Незважаючи на таку "прив'язаність" до контактного проводу, електрична тяга отримала широке розповсюдження на залізницях багатьох країн світу за низкою своїх переваг порівняно з тепловозною та паровою.
Потужність ТЕД електровоза не обмежена потужністю джерела енергії, як на тепловозі та паровозі. Тому при рівній масі різних локомотивів електровоз здатний розвинути більшу силу тяги і вести поїзд з більшою швидкістю. Завдяки цьому електрифіковані дільниці мають більшу пропускну здатність вантажо- та пасажиропотоку. Коефіцієнт корисної дії (К.К.Д.) у системі електричної тяги складає приблизно 23 %. К.К.Д. тепловозної тяги приблизно дорівнює 19 %, а парової тяги 3-4 %. При використанні електротяги є можливість управляти з одного поста декількома локомотивами (за системою багатьох одиниць), а на тепловозі вона обмежена необхідністю контролю за дизель-генераторною установкою. Цінною властивістю тягового двигуна електровоза є можливість рекуперації, тобто електричне гальмування з повертанням електричної енергії в контактну мережу. Поряд з цим, знижується загальна витрата електричної енергії на тягу поїзда, підвищується гнучкість управління поїздом на складному профілі колії та безпека руху.
До переваг електричної тяги відноситься порівняна простота управління локомотивом, необхідність постачання палива, надійність усіх вузлів, покращення умов праці та підвищення його ефективності, як у локомотивних, так і в ремонтних бригадах. Витрати на ремонт та утримання електровозів значно менші, оскільки відсутня необхідність у ремонті та обслуговуванні дизель-генераторної установки (тепловоз), котла та топки (паровоз).
Класифікація:
По роду роботи: По виконуваній роботі електровози розділяються на вантажні, пасажирські, маневрові, та шахтні і промислового призначення.
По роду живлення: Електровози класифікуються по роду живлення на два основні типи: змінного струму 25 кВ, 50Гц і постійного струму 3кВ. Крім того, для експлуатації на ділянках як постійного, так і змінного струму випускаються двосистемні електровози (наприклад ВЛ82, ЭП10), для експлуатації в кар'єрах і копальнях випускаються електровози постійного струму з напругою живлення 1500 В, 550 В, 250 В, змінного струму 10 кВ, а також з живленням від акумуляторів.
Якщо електровоз живиться від власної АБ, то він називається акумуляторним.
За типом тягового приводу електровоза:
Тяговий привід 1-го класу: опорно-осьове підвішування тягового електродвигуна. Двигун через моторно-осьові підшипники опирається на вісь колісної пари, за рахунок жорсткого зв'язку дуже простий редуктор на осі двигуна і колісної пари насаджені зубчаті колеса, централь між якими підтримується моторно-осьовими підшипниками.
Тяговий привід 2-го класу: опорно-рамний двигун і опорно-осьовий редуктор.
Типовий для пасажирських електровозів. Двигун в даній схемі обресорений і сполучений з редуктором за допомогою муфти. Це забезпечує плавність ходу і довговічність двигуна.
Тяговий привід 3-го класу: опорно-рамний двигун і редуктор. Редуктор пов'язаний з колісною парою муфтою, таке підвішування мають тільки пасажирські локомотиви Коломенського заводу - електровози ЭП2К і ЭП200.
Також найважливішою ознакою є тип тягових електродвигунів:
Колекторні електродвигуни. Складні у виготовленні і обслуговуванні, оскільки мають колектор, фактично - постійно працюючий перемикач з ковзаючими контактами, але прості в управлінні.
Асинхронні двигуни. Двигун дуже простий, легко переносить механічні перевантаження, але вимагає для свого живлення трифазний змінний струм. Це, у свою чергу, вимагає або підведення до електровоза трифазного струму, як зроблено на деяких залізницях Італії, або перетворення його на локомотиві за допомогою машинних перетворювачів (застаріле і нетехнологічне рішення, що практично нівелює переваги асинхронних двигунів перед колекторними) або статичних перетворювачів. Останнє рішення як найбільш технологічне застосовується на багатьох сучасних локомотивах.
Залежно від способу передачі обертального моменту від тягового двигуна на вісь колісної пари локомотива електровози поділяються на електровози з індивідуальним приводом і груповим приводом. Весь парк електровозів має індивідуальний привід колісних пар.
Індивідуальним приводом називається така передача, коли обертальний момент тягового двигуна передається окремо на кожну колісну пару.
Груповий привід — це така тягова передача, коли обертальний момент окремого тягового двигуна або їх групи передасться на групу колісних пар локомотива, споріднених між собою спарниками.
За кількістю секцій (спрощено кузовів) електровози розподіляються на односекційні та двосекційні. Якщо є можливість експлуатації електровоза за системою багатьох одиниць, то можна сформувати електровоз із трьох секцій (багатосекційний), наприклад, електровоз серії ВЛ11, ВЛ80С.
Формули ходових частин вітчизняного виробництва та країн СНД мають числове визначення. Наприклад, осьова формула 2 (20 — 20) розкривається таким чином: локомотив (електровоз) має дві секції; візки електровоза мають по дві колісні пари, знак «-» вказує, що візки між собою не споріднені; "0" — привід колісної пари індивідуальний. Під кузовом електровоза знаходяться 4 візка, 8 колісних пар, 8 тягових двигунів. Зокрема, формула ходової частини електровоза 3(20 — 20) вказує на те, що електровоз сформовано за системою багатьох одиниць (3 секції); візків — 6, візки мають по дві колісні пари з індивідуальним приводом; 12 колісних пар та 12 тягових двигунів.
За типом електродинамічного гальма: За типом електродинамічних гальм на електровози з рекуперативним і реостатним гальмуванням (крім того, є серії електровозів, не обладнаних схемою електричного гальма, наприклад ЧС4).
Електровоз складається з механічної частини, електричного і пневматичного обладнання.
Механічну частину електровоза складають кузов, візки, ресорне підвішування, гальмівна передача, автозчепи, поглинаючі апарати, пісочниці, колієочисники. Візок включає раму, колісні пари, тягові двигуни, букси і елементи тягової передачі — редуктори. Кузов електровоза опирається через опори на двох- або тривісних візка, під кожною секцією електровоза візків може бути два або три. Число вісей під однією секцією може складати 4 або 6. Візки через систему ресорного підвішування і букси спираються на колісні пари. Візки обладнані гальмівною передачею і гальмівними циліндрами. Електродвигуни, що приводять електровоз в рух, називають тяговими електродвигунами (ТЕД). Тягові двигуни можуть працювати також і в режимі генератора. Ця властивість використовується для електричного гальмування. Якщо електроенергія, що виробляється при обертанні ТЕД, гаситься на гальмівних реостатах, то це називається реостатним гальмуванням; якщо електроенергія повертається в контактну мережу, то таке гальмування називається рекуперативним.
У кузові електровоза розміщуються кабіна машиніста, машинне відділення комутаційне обладнання, допоміжні електричні машини, компресор і пневматичне обладнання. Все обладнання електровоза, що знаходиться під напругою, небезпечною для життя людини, розміщується у високовольтній камері (ВВК) або в закритих шафах. Для запобігання доступу людини у ВВК або шафу передбачена система електромагнітних або пневматичних блокувань.
Електричне обладнання електровоза включає в себе тягові електродвигуни, допоміжні електричні машини та електричні апарати і прилади. На електровозах змінного струму та подвійного живлення встановлюють також силовий тяговий трансформатор та пристрої випрямлення струму.
Для забезпечення струмозйому з контактної мережі використовуються обладнання встановлене на даху електровоза.
Регулювання потужності і швидкості електровоза проводиться шляхом зміни напруги на якорі і коефіцієнта збудження колекторного ТЕД або зміною частоти і напруги живлячого струму при асинхронних ТЕД. Регулювання напруги виконується декількома способами. На електровозах постійного струму шляхом перемикання груп тягових двигунів з послідовного з'єднання (всі ТЕД електровоза з'єднуються послідовно, напруга на один ТЕД восьмивісного електровоза 375В при напрузі в контактній мережі 3 кВ) на послідовно-паралельне (2 групи по 4 ТЕД, з’єднаних послідовно, напруга на один ТЭД 750В), на паралельне (4 групи по 2 ТЕД, з’єднаних послідовно, напруга на один ТЭД 1500В), при цьому для набуття проміжних значень напруги на ТЕД в схему включаються групи, що дозволяє отримати ступені регулювання в 40—60В. На електровозах змінного струму шляхом перемикання виводів вторинної обмотки трансформатора (електровози ВЛ60, ВЛ80, окрім ВЛ80р), шляхом перемикання виводів первинної обмотки трансформатора (електровози ЧС4, ЧС4Т, ЧС8), шляхом плавного регулювання напруги за допомогою ВІП (випрямляючого- перетворювача) (електровози ВЛ80р, ВЛ85, ВЛ65, ЭП1, 2ЭС5К).
Електровоз з вагонами з'єднується при допомозі автозчіпного пристрою який встановлюється в рамі кузова.
Історія електровоза
Рис. 1.1.Електровоз Сіменса Рис 1.2 Експериментальний електровоз на залізниці Pennsylvania Railroad; Рис.1.3 Локомотив «Ампер», 1883
Спроби використовувати електричну енергію для механічної роботи робилися з початку XIX століття. Досліди, проведені в 1834 році із зібраним електродвигуном, оснащеним якорем, що обертається, мали важливе значення для створення автономних видів електричної тяги. Одночасно в Франції проводилися досліди по переміщенню макетів екіпажів за допомогою електричних двигунів. У 1838 році Р. Давідсон зробив поїздки з двовісним візком масою 5 тонн на ділянці залізниці Глазго - Единбург. У 1845 році професор Паж висуває пропозицію по створенню електричної залізниці завдовжки 7,5 км. на ділянці Вашингтон - Бладенсбург. При перших поїздках електровоз досяг швидкості 30 км/год.
Важливий внесок в створення електровоза вніс американський винахідник Лео Дафт (Leo Daft). У 1883 році він побудував свій перший електровоз «Ампер» (Ampere). Ця машина мала масу дві тонни і могла тягнути десять тонн з максимальною швидкістю 9 миль в годину (16,7 км/год), а потужність складала 25 л. с. значний прогрес в порівнянні з електровозом Сіменса. Електрична тяга виявилася дуже ефективною, і до 1900 році в багатьох країнах з'являються електричні локомотиви, пасажирські вагониз тяговими двигунами (прототипи ) електропоїздів та трамваїв У жовтні 1903 року поїзд, розвинув швидкість 210 км/год на ділянці між Мариенфельде і Цоссеном в районі Берліна.
Першою в світі була електрифікована залізниця Балтимор— Огайо протяжністю 115 км. На ній електроенергія підводилася до електровоза по третьому рельсу. Напруга постійного струму в третій рейці була 650 В. У Франції і Англії в 20-х роках XX сторіччя електрифікували дороги на постійному струмі напругою 1200 і 1500 В. Франция згодом перейшла на напругу 3000 В.
. Першою в Європі була дільниця з використанням електровозної тяги у Франції (1898 р.) У 1926 році електрифікована перша в Радянському Союзі приміська дільниця Баку—Сурахани Азербайджанської дороги на постійному струмі з напругою в контактному проводі 1200В. Електрифікація першої магістральної дільниці Хошурі—Зестафоні Закавказької залізниці на постійному струмі з напругою 3000В була здійснена в 1932 році. На той час система постійного струму, з використанням номінальної напруги 3000 В, була найбільш прогресивною з відомих систем електричної тяги постійного струму і отримала подальше розповсюдження на залізницях СРСР. На території України, першою була електрифікована дільниця Придніпровської залізниці Запоріжжя—Долгінцеве, а на Південній залізниці дільниця Харків—Мерефа (1957 р.).
Історія електровоза в Росії
Рис.1.4 Електровоз Cc Рис.1.5 Електровоз ВЛ19 Рис.1.6 Електровоз постійного струму ВЛ10
З 15 марта 1932 года почато робоче проектування електровоза постійного струму, що згодом отримав серію ВЛ19. 1932 года перший електровоз був випущений і також поступив для випробувань на Сурамській ділянці. Електровоз серії ВЛ22 почали проектувати в першій половині, а вже у вересні 1938 года перший електровоз був випущений. У березні 1953 года був випущений перший розроблений Невзом електровоз Н8 (Новочеркаський восьмивісний). З січня 1963 года дана серія отримує позначення ВЛ8 (букви ВЛ в назві всіх серій електровозів від ініціалів В.І.Леніна).
У 1961 году Тбіліський електровозобудівний завод (ТЕВЗ) випустив перший електровоз Т8 за своїм проектом. За допрацьованим в результаті випробувань проектом в 1962 году завод виготовив другий електровоз цієї серії. У 1963 году електровози отримують нове позначення ВЛ10.
У 1995 році за замовленням Державної адміністрації залізничного транспорту України на базі Дніпропетровського електровозобудівного заводу (нині НПК «Електровозобудування») випущений перший український електровоз постійного струму серії ДЕ1. Локомотив призначений для водіння вантажних потягів. Електровоз ДЕ1 двосекційний. Потужність електровоза 6250 кВт, конструкційна швидкість 110 км/ч. Всього до 2008 года випущено 40 електровозів даного типу, які експлуатуються на Придніпровській залізниці (депо Нижньодніпровськ-вузол) і Донецькій залізниці (депо Червоний Лиман), поступово витісняючи електровози серії ВЛ8. У 2002 році НПК «Електровозобудування» випустив перший електровоз змінного струму з асинхронним приводом серії, призначений для водіння пасажирських поїздів, конструкційна швидкість локомотива 160 км/год. Розробка локомотива здійснювалася спільно з німецькою фірмою Siemens. Електровози серії ДС3 покликані замінити локомотиви чеського виробництва,, відпрацьовані в більшій частині свій ресурс.
Луганським тепловозобудівним заводом випускається вантажний електровоз 2ЭЛ5.
У цей період на території України були електрифіковані всі вантажонапружені залізничні лінії: Харків—Запоріжжя—Севастополь; Харків—Козача Лопань; Козятин—Жмеринка—Одеса; Харків—Дніпропетровськ; Харків—Куп'янськ; Хутір—Михайлівський—Київ—Козятин—Здолбунів—Львів—Чоп; а також значна кількість приміських залізничних напрямків навколо таких міст, як Київ, Харків, Львів, Одеса, Дніпропетровськ.
В грудні 1991 р.після розпаду СССР в Україні був створений новий орган управління залізничним транспортом — Державна адміністрація залізничного транспорту (Укрзалізниця), яка очолила роботу шести українських залізниць: Донецької, Придніпровської, Південної, Південно-Західної, Одеської та Львівської із загальною протяжністю колії 22,3 тис. км.
З 1991 року електрофікавано такі залізничні лінії:
- Київ—Гребінка—Полтава - Огульці;
- Жмеринка—Гречани—Тернопіль—Красне;
- Ніжин—Чернігів.
Рис.1.7 Схема залізниць України.
Класифікація електровозів та їх характеристика.
Серія електровоза визначається відповідними літерами: ВЛ - Володимир Ленін, ЧС – Чехословаччина,
ДЕ – Дніпропетровський вантажний ДС – Дніпропетровський пасажирський. ЕЛ - Луганськтепловоз
Буквенна частина позначення серій у електропоїздів складається з літерів ЕР електропоїзд Ризький
(П-приміський М-модернізований) ЕПЛ - електропоїзд приміський Луганськтепловоз
Цифри поряд з серією електровоза визначають модифікацію, а літера:
К –електровоз з кремнієвими випрямлячами;
Т – електровоз з реостатним гальмуванням;
Р –електровоз з рекуперативним гальмуванням;
А - електровоз з асинхронними двигунами;
В – електровоз з вентильними тяговими двигунами;
С – електровоз з ступінчатим регулюванням напруги;
М – електровоз модифікований порівняно з попередньою серією
В процесі інтеграції вітчизняної залізничної техніки у транспортну мережу Західної Європи визначено декілька фундаментальних вимог до рухомого складу: електровозів, тепловозів, (МВРС); вантажних і пасажирських вагонів, зокрема:
• вдосконалення технічних засобів з метою забезпечення стабільних перевезень зі швидкістю 140 км/год (швидкісний рух пасажирських поїздів на існуючих дільницях), далі — зі швидкістю 160 км/год, шляхом модернізації ходових частин пасажирських вагонів;
• освоєння швидкостей руху до 200 км/год із застосуванням високих технологій;
• забезпечення безпеки руху швидкісних і високошвидкісних пасажирських поїздів;
• у процесі виготовлення електровозів та МВРС суттєвим є зменшення матеріало- і трудомісткості витрат;
• пріоритетним є освоєння виробництва тягового рухомого складу з асинхронними двигунами;
• забезпечення надійної рекуперації електроенергії в усьому діапазоні швидкостей руху.
Близько 70% інвентарного парку тягового рухомого складу станом на 2009 рік побудовано близько 30 років тому. На Укрзалізниці повністю відсутні пасажирські двосистемні електровози зі швидкістю 200км/год. Комплексною програмою 2008-2020 рр. передбачено придбання:
- 556 вантажних електровозів постійного струму;
- 186 вантажних електровозів, та 36 електровозів подвійного живлення;
- 118 пасажирських електровозів постійного струму;
- 199 електровозів змінного струму та 125 подвійного живлення.
Магістральні електровози постійного ,змінного та постійно-змінного струму призначені для обслуговування пасажирських і вантажних поїздів з шириною колії 1520 мм на електрифікованих дільницях з номінальною напругою 3000В постійного струму ,та 25000 В на дільницях змінного однофазного струму промислової частоти.
Залежно від роду струму живлення електровози розподіляються на:
- електровози постійного струму ВЛ11, ВЛ11М, ВЛ23, ЧС2,ЧС2Т, ЧС7, ДЕ1
- змінного струму ВЛ80 –всіх модифікацій, ЧС4, ЧС4Т, ЧС8,2ЕЛ5, ДС3
- подвійного живлення ВЛ82М
За родом роботи, яка виконується електровозами, їх розподіляють на пасажирські, вантажні, та маневрові.
Випуск електровозів:
ЕЛЕКТРОВОЗИ ПОСТІЙНОГО СТРУМУ СС — 1932—1934 | ВЛ19 — 1932—1938 | ПБ — 1934 | ВЛ22 — 1938—1958 |
ВЛ8 — 1953—1967 | ВЛ23 — 1956—1961| ЧС1 — 1957—1960 | ЧС2 — 1958—1973 | ЧС3 — 1961 | ВЛ10 — 1961—1977 |
ЧС200 — 1975—1979 | ВЛ11 — 1975—...| ЧС6 — 1979—1981 | ЧС7 — 1983—2000 | ВЛ15 — 1984—1991 | ДЭ1 — 1995—2008
ЕЛЕКТРОВОЗИ ЗМІННОГО СТРУМУ ОР22 — 1938 | ВЛ61 — 1954—1957 | ВЛ60 — 1957—1967 | Ф — 1959—1960 |
ВЛ80 — 1961—1994 | ЧС4 — 1965—1972 | ВЛ81 — 1976 | ВЛ83 — 1976 | ВЛ84 — 1979 | ЧС8 — 1983—1989 |
ВЛ85 — 1983—1994 | ВЛ65 — 1992—1998 | ЭП1 — 1998—…| ЭП200 — 1997 | Э5К — 2004—…| 2ЭЛ5 — 2005—…
ДВОСИСТЕМНІ ЕЛЕКТРОВОЗИ ЧС5 — 1966 | ВЛ82 — 1966—1979 | ЭП10 — 2005—2006
Моторвагонний рухомий склад (МВРС) призначений для забезпечення пасажирських (приміських та міжміських) перевезень. Характерною особливістю МВРС (електропоїзда) приміського сполучення є великі прискорення під час пуску та великі швидкості руху в межах 100-130 км/год.
Електропоїзд (МВРС) — це зчеп, який сформовано з моторних, причіпних і головних вагонів.
Моторний вагон (М)— вагон електропоїзда, оснащений тяговими двигунами та струмоприймачем.
Причіпний вагон (П)— вагон електропоїзда, оснащений допоміжними машинами і обладнанням і він працює з моторним як одна тягова секція.
Головний вагон (Г) — причіпний вагон електропоїзда з кабіною машиніста.
За типом струму МВРС поділяють на електропоїзди постійного та змінного струму. Моторні вагони електропоїзда є своєрідними "локомотивами", пасажирські салони яких призначені для перевезення пасажирів та їхнього багажу. Такі вагони умовно позначають буквою "М", і вони мають парні числа: 02, 04, 06, 08, 10. Причіпні вагони позначають буквою "П", і вони мають непарні числа: 03, 05, 07. Головні вагони мають позначку "Г" і відповідні цифри: 01, 09. Наприклад, десятивагонний електропоїзд серії ЕР2, ЕР2Р, ЕР9П має формулу: 2Г + 5М + ЗП або Пг + 5М + ЗП + Пг, де Пг -— причіпний головний вагон електропоїзда. Конструкція будь-якого електровоза, вагонів електропоїзда має забезпечувати безпеку руху по рейковій колії ширини 1520 мм у межах максимально допустимих швидкостей.
