Характеристика электрооборудования пассажирских вагонов, Системы электроснабжения вагонов - Расчет системы электрооборудования пассажирского вагона

Системы электроснабжения вагонов

Существующие системы электроснабжения пассажирских вагонов в зависимости от расположения источников электрической энергии и их использования делятся на основные группы: системы автономного и централизованного электроснабжения. Применение той или иной системы обусловлено потреблением энергии в пассажирских вагонах и скоростью их движения. Значения суммарной мощности, приходящейся на один вагон при наличии на нем различных электрических потребителей, следующие:

    - сеть освещения, электробытовые приборы, цепи сигнализации и управления 2,5 - 4кВт; - сеть освещения, электробытовые приборы, электрокипятильник, цепи сигнализации и управления, система принудительной вентиляции 6,5 - 10кВт; - сеть освещения, электробытовые приборы, электрокипятильник, цепи сигнализации и управления, система принудительной вентиляции и установка для охлаждения воздуха 20 - 30кВт; - сеть освещения, электробытовые приборы, электрокипятильник, цепи сигнализации и управления, система принудительной вентиляции, установка для охлаждения воздуха и электрическое отопление 30-50кВт.

Следовательно, по мере оснащения пассажирских вагонов различным электрооборудованием значительно возрастает мощность электрических потребителей вагона, что требует соответственного увеличения мощности системы электроснабжения.

В пассажирском вагоне с системой автономного электроснабжения (рис. 1) имеются собственные источники электрической энергии (генератор и аккумуляторная батарея), обеспечивающие питание потребителей электроэнергии при движении и на стоянках, генератор приводится во вращение от оси колесной пары вагона с помощью специального привода.

При движении поезда кинетическая энергия передается от колесной пары генератору, который вырабатывает электрическую энергию. В вагонах без кондиционирования воздуха мощность генератора обычно не превышает 10кВт, а в вагонах с кондиционированием она достигает 20-30кВт.

принципиальная схема автономной системы электроснабжения

Рисунок 1 - Принципиальная схема автономной системы электроснабжения:

G - генератор; ВУ - выпрямительное устройство; М1-М4 - электродвигатели приводов вентилятора вагона, компрессора, вентилятора конденсатора, водяного насоса; Q1-Q3 - автоматические выключатели; К1-К8 - контакторы; F1-F5 - группы плавких предохранителей; РНС - регулятор напряжения сети освещения; ПР - преобразователь для люминесцентных ламп; АБ - аккумуляторная батарея; Н - лампы накаливания; Л - люминесцентные лампы; Е1-Е12 - группы электропечей; ЕК1-ЕК2 - нагревательные элементы электрокалорифера

Существуют различные варианты рассматриваемой системы с генераторами постоянного и переменного токов разной мощности:

    - с генератором постоянного тока с параллельным или смешанным возбуждением; - с индукторным генератором переменного тока и полупроводниковым выпрямителем.

Как резервный и аварийный источник энергии используется аккумуляторная батарея, которая питает основные потребители вагона при неработающем генераторе (при его неисправности, а также на стоянке и при малой скорости движения поезда). Кроме того, аккумуляторная батарея воспринимает пики нагрузки, возникающие при одновременном включении нескольких потребителей большой мощности, пуске электрических двигателей, кратковременных перегрузках и др. Это позволяет уменьшить потребную мощность генератора, следовательно, его габаритные размеры и массу.

Основным преимуществом системы электроснабжения с приводом генератора от оси колесной пары является то, что питание электрических потребителей в каждом вагоне не зависит от внешних источников электрической энергии. Вследствие этого обеспечивается высокая эксплуатационная маневренность пассажирских вагонов (возможность передачи вагонов из одного поезда в другой и их отцепки от локомотива и от поезда без нарушения нормального электроснабжения других вагонов, легкость переформирования поездов и т. д.).

Централизованная система электроснабжения предусматривает питание потребителей электроэнергии всех вагонов поезда от одного или нескольких источников электроэнергии, расположенных в специальном вагоне-электростанции или на локомотиве.

На электрифицированных железных дорогах электроэнергия может быть получена непосредственно из контактной сети или от электровоза. При движении поезда по неэлектрифицированным участкам электроэнергию вагоны получают от тепловоза или вагона-электростанции.

Централизованное электроснабжение позволяет выполнить систему на переменном токе, напряжением 380В. Электрооборудование переменного тока работает более надежно, оно легче, меньше по габаритам и дешевле (особенно электрооборудование трехфазного переменного тока).

Централизованная система электроснабжения пассажирских вагонов имеет следующие исполнения:

- источник трехфазного переменного тока частотой 50Гц стандартного напряжения находится на локомотиве или в специальном вагоне - электростанции (рис.2).

Электроэнергия в вагоны передается по трехфазной подвагонной магистрали. Недостатком этой системы является повышенный расход меди на прокладку подвагонной магистрали, так как номинальное напряжение в сети в этом случае относительно невысокое (220/380В) из-за применения стандартного электрооборудования.

- источник постоянного или однофазного переменного тока напряжением 3000В на локомотиве или 3000В - напряжение контактной сети электрифицированных железных дорог постоянного тока (рис. 3) Напряжение 3000В переменного тока также может быть сравнительно просто получено на электровозах переменного тока.

В этой системе электроэнергия передается в вагоны по высоковольтной магистрали. Так как освещение, бытовые приборы, аппараты управления не могут быть высоковольтными, то вагоны оборудуются индивидуальными преобразователями.

принципиальная схема централизованной системы электроснабжения без индивидуального преобразователя

Рисунок 2 - Принципиальная схема централизованной системы электроснабжения без индивидуального преобразователя:

Q1-Q2 - автоматические выключатели; ТР - трансформатор разделительный; ТС - трансформатор сетевой; БП - бытовые приборы; Л - люминесцентные лампы; Н - лампы накаливания; АБ - аккумуляторная батарея; ЗУ - зарядное устройство; К1-К11 - контакторы; F1-F5 - группы плавких предохранителей; М1-М3 - электродвигатели приводов вентилятора вагона, компрессора, вентилятора конденсатора; Е1-Е3 - группы электропечей; ЕК - нагревательные элементы электрокалорифера.

принципиальная схема централизованной системы электроснабжения с индивидуальным преобразователем

Рисунок 3 - Принципиальная схема централизованной системы электроснабжения с индивидуальным преобразователем:

Q1-Q3 - автоматические выключатели; ТР - трансформатор разделительный; ТС - трансформатор сетевой; БП - бытовые приборы; Л - люминесцентные лампы; Н - лампы накаливания; АБ - аккумуляторная батарея; ЗУ - зарядное устройство; К1-К8 - контакторы; F1-F4 - группы плавких предохранителей; М1-М3 - электродвигатели приводов вентилятора вагона, компрессора, вентилятора конденсатора; Е - группы электропечей; ЕК - нагревательные элементы электрокалорифера.

С помощью преобразователей, установленных на вагонах, высоковольтный постоянный или однофазный ток преобразуется в трехфазный частотой 50Гц стандартного напряжения. Если после преобразователя установить выпрямительное устройство, то в сеть электрооборудования вагона будет подано напряжение постоянного тока, для питания электропотребителей постоянного тока. Аккумуляторные батареи при этом могут быть выбраны меньшей емкости, так как они обеспечивают электроэнергией потребителей вагона только во время смены локомотива, что происходит не часто и требует не более 10-15 мин.

Наличие на каждом вагоне относительно сложного одного или нескольких преобразователей является недостатком системы.

На локомотивах находятся два источника: постоянного или переменного тока напряжением 3000В и трехфазного переменного тока частотой 50Гц стандартного напряжения.

Электроэнергия передается в вагон по двум подвагонным магистралям - высоковольтной для питания приборов отопления и низковольтной - для питания остального оборудования. Недостатком системы является наличие двух подвагонных магистралей.

Централизованная система электроснабжения пассажирских вагонов более экономична, чем индивидуальная.

Наибольшее распространение на наших железных дорогах получила система первого исполнения.

Смешанная система электроснабжения находит в настоящее время все большее применение. При этом пассажирский вагон имеет как высоковольтную магистраль, так и индивидуальный генератор. Энергоемкое электрооборудование - приборы электроотопления - получают питание от магистрали, остальное низковольтное электрооборудование - от генератора.

Смешанная система электроснабжения наиболее целесообразна при использовании на вагоне электроводяного отопления.

Похожие статьи




Характеристика электрооборудования пассажирских вагонов, Системы электроснабжения вагонов - Расчет системы электрооборудования пассажирского вагона

Предыдущая | Следующая