Диагностика силовых цепей ВЛ80с

Информация о транспорте » Диагностика силовых цепей ВЛ80с

Электрическая тяга на железных дорогах, в отличие от автономной тяги (с применением тепловозов), получает все более широкое распространение, поскольку обладает целым рядом преимуществ [23].

Коэффициент полезного действия (КПД) электрической тяги выше, чем КПД автономной тяги (КПД тепловоза составляет 28–30 %). Если энергия для питания электрифицированной железной дороги поступает от тепловой электростанции, то КПД электрической тяги составляет 30–35 %. Если энергия поступает от ГЭС или АЭС, то КПД электрической тяги составляет 60–65 %. Применение электрической тяги позволяет повысить провозную и пропускную способность участков железной дороги за счет создания электровозов большой мощности. Как известно, мощность автономного локомотива (главным образом, тепловоза) ограничена мощностью его энергетической установки (дизеля), тогда как мощность электровоза ограничена только конструктивными параметрами его электрического оборудования, поскольку через токоприемник электровоз подключается к источнику практически с неограниченной мощностью [9].

Применение электрической тяги позволяет повысить эффективность использования природных ресурсов за счет сжигания на тепловых электростанциях низкосортного дешевого топлива (уголь, торф, газ), непригодного для работы тепловозов. Электрическая тяга оказывает меньше вредного воздействия на окружающую среду. Она позволяет экономить энергетические ресурсы за счет применения рекуперации электрической энергии (т.е. выработки и возврата электрической энергии в контактную сеть при движении на спусках).

В настоящее время в России применяются две системы электрификации железных дорог:

1. Система постоянного тока с напряжением в контактной сети 3000 В (2400-3300 В).

2. Система переменного тока промышленной частоты 50 Гц и напряжением в контактной сети 25 000 В (19 000-5-29 000 В).

Достоинства системы электроснабжения на переменном токе [25]:

1. Значительная экономия меди на контактный провод (примерно в 2 раза), так как ток в контактной сети на переменном токе в 9 раз меньше, чем в контактной сети на постоянном токе.

2. Меньшее (примерно в 2 раза) количество тяговых подстанций и более простое их устройство.

3. Меньше потери электроэнергии в контактной сети, так как величина этих потерь сильно зависит от силы тока в контактном проводе.

4. Возможность питания от контактной сети через понижающие трансформаторы прилегающих населенных пунктов.

Недостатки системы энергоснабжения на переменном токе:

1. Сильное влияние переменного тока в контактной сети на близлежащие линии связи, которые в связи с этим необходимо выполнять кабелем в земле.

2. Более сложные и дорогие электровозы и электропоезда.

Электровозы [4] классифицируют по следующим основным признакам: по роду тока, по назначению, по числу осей. Цифры «2» и «3» в осевых формулах означают число колесных пар (осей) в одной тележке. Знак «о» означает, что каждая колесная пара имеет свой ТЭД (т.е. «обмоторена»). Знак «+» означает, что тележки сочлененные, т.е. рамы тележек в электровозе соединены специальным шкворнем, через который передаются силы тяги и торможения. Знак «-» означает, что тележки не сочленены, и сила тяги передается через раму кузова. Скобки (...) означают одну секцию, а цифра перед ними означает количество секций в одном электровозе.

В настоящее время основным предприятием в России, которое выпускает электровозы, является Новочеркасский электровозостроительный завод, сокращенно НЭВЗ.

Условное обозначение электровоза включает в себя: серию, номер и индекс. Всем отечественным электровозам (кроме электровозов ЭП — электровоз пассажирский) ранее была присвоена единая серия «ВЛ». Номер после серии соответствует определенному типу электровоза и несет в себе информацию о нем:

1-8-18 — восьмиосные электровозы постоянного тока (кроме ВЛ15, у которого 12 осей на две секции), например ВЛ8, ВЛ10, ВЛ11.

19-39 — шестиосные электровозы постоянного тока, например ВЛ23.

40-59 — четырехосные электровозы переменного тока, например ВЛ41.

60-5-79 — шестиосные электровозы переменного тока например: ВЛ60.

От 80 — восьмиосные электровозы переменного тока, например ВЛ80 (кроме ВЛ85, у которого 12 осей на две секции).

К основному обозначению может быть добавлен буквенный индекс, который несет в себе дополнительную информацию об электровозе, например: а — асинхронные ТЭД (ВЛ80а); к — силовые выпрямительные установки на кремниевых диодах (ВЛ60к, ВЛ80к); м — проведенная модернизация (ВЛ82м); р — рекуперативное торможение (ВЛ80р); с — система многих единиц (ВЛ80с); т — реостатное торможение (ВЛ80т).

Электровоз ВЛ80с [28] сочетает в себе основные идеи и конструктивные решения, которые были реализованы на электровозах ВЛ80т. Его силовые выпрямительные установки, так же как и на других электровозах, выполнены на кремниевых вентилях, он также может работать в режиме реостатного торможения. Однако этот электровоз имеет дополнительное оборудование для работы по системе многих единиц, т.е. возможность управлять двумя, тремя и четырьмя секциями с одного поста. Конструкция этого электровоза сочетает в себе наилучшие на тот период времени технические решения, которые можно было реализовать на восьмиосном электровозе со ступенчатым регулированием напряжения.

Электровоз состоит из механического, электрического и пневматического (тормозного) оборудования.

Напряжение контактной сети электровоза, снимаемое токоприемником, через контакты главного воздушного выключателя подается на первичную обмотку тягового трансформатора, в результате чего по ней начинает протекать переменный ток, который через корпус электровоза и колесные пары отводится в рельсовую цепь. Тяговый трансформатор имеет три вторичных обмотки: две обмотки для питания тяговых электрических двигателей и одну обмотку собственных нужд для питания вспомогательного оборудования электровоза.

Скорость движения электровоза регулируют путем изменения подводимого к ТЭД напряжения (33 позиции), а также путем изменения магнитного потока в обмотках возбуждения ТЭД (3 позиции). Для возможности изменения напряжения, подводимого к ТЭД, тяговые вторичные обмотки трансформатора выполнены секционированными, т.е. имеют несколько выводов, с которых можно снимать различные значения напряжения (от 58 до 1218 В).

Для переключения секций вторичных обмоток тягового трансформатора с целью изменения напряжения, подводимого к ТЭД, служит групповой переключатель (главный электроконтроллер).

В качестве тяговых двигателей используются двигатели постоянного тока с последовательным возбуждением, поэтому измененное главным контроллером переменное напряжение преобразовывается в постоянное (выпрямляется) в выпрямителях на кремниевых вентилях. Каждая выпрямительная установка питает по два параллельно соединенных тяговых двигателя первой или второй тележки.

Машинист, осуществляя переключения в цепях управления с помощью контроллера машиниста, дистанционно управляет главным контроллером, который переключает секции вторичных обмоток тягового трансформатора таким образом, что напряжение, подводимое к ТЭД, будет увеличиваться (набор позиций) или уменьшаться (сброс позиций). Главный контроллер, замыкая и размыкая свои силовые контакты в различной комбинации, однозначно подключает к выпрямительным установкам определенное количество секций трансформатора, в результате чего каждой позиции можно поставить в соответствие вполне определенное значение напряжения. При таком способе регулирования напряжение на ТЭД изменяется от одного значения до другого скачком, поэтому такой способ регулирования напряжения на ТЭД называют ступенчатым.

Обилие переключаемых сильноточных цепей, т. е. механических контактов, приводит к достаточно частому выходу из строя силового оборудования электровоза. Для предотвращения поломок в пути следования необходимой является диагностика электрооборудования. Поэтому диагностическая лаборатория является неотъемлемой частью локомотивного депо, а вопросы проведения оперативной (и по возможности мобильной, т. е. независимой от стационарных испытательных стендов) диагностики выступают на первый план, особенно в настоящее время, когда строгая экономия средств является первоочередным условием выживания предприятий.

В настоящей работе будут рассмотрены вопросы диагностики силовых цепей электровоза ВЛ80с, а также будет предложен вариант современных диагностических аппаратов, способных, по мнению автора, улучшить качество диагностики, уменьшить затрачиваемое на нее время и позволить проводить диагностику в условиях движения электровоза.

Для выполнения поставленной задачи мы рассмотрим особенности электрической схемы ВЛ80с, выявим наиболее подверженное отказам оборудование, изложим принципы диагностики различных составляющих силовой схемы электровоза. Далее мы проанализируем схему с точки зрения оптимального выбора аппаратов диагностики и контрольных точек.

В разделе охраны труда будет рассмотрен вопрос безопасности диагностических работ под высоким напряжением. В экономической части мы изучим в цифрах затраты на содержание диагностической лаборатории в сравнении с необходимостью замены оборудования при поломках.

Диагностика силовых цепей ВЛ80с

Разделы