Размещено на http://www.allbest.ru/

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИИ ВАГОНА

1.1 Потребители электрической энергии

Потребители электрической энергии межобластного вагона без кондиционирования воздуха со смешанной системой электроснабжения делятся на две группы:

- потребляемые электрическую энергию от генератора, расположенного под вагоном;

- питающиеся от контактной сети через локомотив (печи и калорифер).

К потребителям первой группы относятся: преобразователь люминесцентного освещения, сеть освещения лампами накаливания и сигнальные фонари, электродвигатель вентилятора, охладитель питьевой воды, электрокипятильник, обогреватели наливных и сливных труб, электробытовые приборы, цепи сигнализации и управления.

Люминесцентные лампы располагаются в следующих помещениях:

– в пассажирском помещении - 22 штуки в два ряда по 11 штук;

– в большом коридоре - одна штука;

– один в малом коридоре;

– по одному в каждом туалете;

– один в служебном помещении.

Люминесцентные лампы более надежно и экономично работают на переменном токе напряжением 220 В. Поэтому в смешанной системе электроснабжения для их питания устанавливаются преобразователи [1]. В вагонах предусматривается также аварийное освещение лампами накаливания, расположенными в тех же светильниках, что и лампы основного освещения. Оно автоматически включается при прекращении подачи напряжения на лампы основного освещения.

Светильники с лампами накаливания расположены:

- в тамбурах ? по два в каждом;

? один ? в гардеробе;

? один ? в котельном отделении.

Лампы накаливания одинаково хорошо работают как на переменном токе, так и на постоянном.

На торцевых стенках вагона устанавливаются сигнальные фонари.

Электродвигатель вентилятора располагается в чердачном пространстве с тормозной стороны вагона.

Электрические печи и калорифер получают питание от высоковольтной подвагонной магистрали напряжением 3000 В. Род тока для этих потребителей значения не имеет. Поэтому высоковольтная магистраль может быть подключена к локомотиву любого типа, имеющему специальное оборудование для электроснабжения вагонов.

Электрические печи располагаются вдоль боковых стен вагона. Корпус электросети закрыт кожухом, в котором имеются прорезы для обтекания нагревательных элементов воздуха. Все печи дополнительно закрываются декоративным металлическим кожухом для ограждения от соприкосновения с токоведущими частями печей. Управление электрическим отоплением осуществляется с распределительного щита в служебном помещении.

В начале вентиляционного канала над потолком тамбура смонтирован вентиляционный агрегат. Далее в вентиляционном канале располагается электрокалорифер.

1.2 Источники электрической энергии

Основным источником энергии в вагоне является трехфазный генератор переменного тока индукторного типа 2ГВ.003.

Генератор должен иметь систему автоматического регулирования, обеспечивающую получение электрической энергии необходимого качества.

Резервным и аварийным источником энергии является аккумуляторная батарея, которая питает основные потребители поезда при неработающем генераторе. Кроме того, аккумуляторная батарея воспринимает пики нагрузки, возникающие при одновременном включении нескольких потребителей большой мощности, пуске электрических двигателей, кратковременных перегрузках.

Для данного пассажирского вагона выбираем аккумуляторную батарею, состоящую из 38 щелочных аккумуляторов типа ВНЖ-350.

Все вагоны оборудованы подвагонной электрической магистралью и междувагонными соединениями, которые позволяют при выходе из строя генератора на каком-либо вагоне осуществить питание части потребителей, находящихся в нем, от источников электрической энергии соседних вагонов [3].

Электрическая система отопления питается от высоковольтной подвагонной магистрали.

1.3 Размещение электрооборудования в вагоне

Электрооборудование вагонов необходимо располагать так, чтобы создать пассажирам необходимые комфортные условия, облегчить проверку, монтаж оборудования в пути следования обслуживающим персоналом, обеспечить пожарную и электрическую безопасность во всех режимах работы.

По месту расположения электрооборудование вагонов подразделяется на внутривагонное и подвагонное. При этом исполнение электрооборудования, определяемое способом защиты от внешних климатических и механических воздействий, выбирается в соответствии с местом его установки.

Внутривагонным электрооборудованием является устройства освещения, вентиляции вагона, отопления, электробытовые приборы (электрокипятильник, водоохладитель питьевой воды, пылесос и т.д.).

В служебном отделении вагона расположен распределительный шкаф, с панели которого осуществляется управление электрооборудованием вагона. Распределительные шкафы в вагоне монтируются с учетом того, чтобы предотвратить возможность распространения огня, который может возникнуть при коротких замыканиях внутри шкафа. Для этого места установки электрических аппаратов изолированы от конструкций вагона асбестовыми и металлическими листами.

Источники электрической энергии (генератор, аккумуляторная батарея), преобразователь люминесцентного освещения, электродвигатель вентилятора, обогреватели сливных труб, часть коммутационно-защитной аппаратуры, высоковольтная поездная магистраль напряжением 3000 В и другие размещаются под вагоном.

Электрические аппараты, машины и приборы располагают в легкодоступных местах (в шкафах и нишах со съемными крышками, на панелях, в отдельных подвагонных ящиках).

Высоковольтные аппараты размещаются в подвагонных ящиках, которые дополнительно запираются специальным ключом отопления. Этим же ключом запираются междувагонные высоковольтные соединения. Нагревательные элементы, расположенные в котле, закрываются металлическим защитным кожухом.

Внутривагонное электрооборудование защищено от непосредственного атмосферного воздействия, однако это электрооборудование также может находиться в неблагоприятных климатических условиях во время длительного отстоя вагона.

Подвагонное электрооборудование работает в широком диапазоне температур от --50 до +40 °С и подвержено атмосферному воздействию (дождь, снег, обледенение, а также пыль и грязь и т. д.). Это усложняет условия работы и обусловливает применение электрооборудования специального исполнения с принятием защитных мер, обеспечивающих его надежную работу.

Размещение электрооборудования в вагоне без кондиционирования воздуха показано на рисунке 1.

2. РАСЧЕТ И ВЫБОР ОСНОВНОГО ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ ВАГОНА

2.1 Расчет электрического освещения

Электрическое освещение вагона должно обеспечить условия наиболее благоприятного восприятия зрительных ощущений человеческого глаза. Для пассажиров эти условия особенно важны, так как только повышением комфорта можно снизить усталость, неизбежно возникающую при длительном путешествии. Однако, улучшая качество электрического освещения, необходимо добиваться этого при возможно меньшем расходе электроэнергии. Освещение, удовлетворяющее указанным выше условиям, называют рациональным освещением. Важной характеристикой рационального освещения является равномерность освещенности помещения.

Расчет освещения производим методом коэффициента использования светового потока. Необходимый световой поток светильника, лм, определяется по формуле [1]

(2.1)

где - заданная норма освещенности, лк;

- коэффициент запаса, учитывающий старение и запыленность ламп и принимается для люминесцентных ламп 1,5, для ламп накаливания - 1,3;

- освещаемая площадь, м2 (размеры помещений приведены на рисунке 2);

- коэффициент, характеризующий равномерность освещения помещения (для люминесцентных ламп - 1,1, для ламп накаливания - 1,15);

- число светильников в помещении;

- коэффициент использования светового потока, зависящий от типа светильника, коэффициентов отражения стен , потолка , пола или рабочей поверхности и от характеристики (индекса) помещения . Последняя определяется по формуле [1]

(2.2)

- длина помещения, м;

- ширина помещения, м;

- расчетная высота подвески светильника, м.

Значения коэффициентов отражения принимаются равными: для чистых белых потолков - 0,7, темных матовых потолков - 0,5, белых стен с незашторенными окнами - 0,5, темных стен с незашторенными окнами - 0,3, светлой нижней рабочей поверхности - 0,3, темной нижней рабочей поверхности или пола - 0,1.

По выбранным значениям ,,, подбирается значение [1].

Потребный световой поток ламп в светильнике определяется по формуле

(2.3)

где - часть светового потока, приходящаяся на нижнюю полусферу,.

Производим расчет освещения для пассажирского салона.

В салоне принимаем люминесцентное освещение. Количество светильников штуки.

Определяем освещаемую площадь , м2

Для салона принимаем: лк, , , , , .

Индекс помещения для пассажирского салона:

Исходя из выбранных коэффициентов ,,, принимаем значение равным 0,43 [1].

Тогда световой поток для пассажирского салона:

лм.

Потребный световой поток, лм

лм.

Исходя из потребного светового потока [1] подбираем 22 светильника по одной лампе в каждом (ЛХБ-30 со световым потоком 1720 лм, мощностью 30 Вт ).

Определим расхождение между потребным и фактическим световыми потоками, %

, (2.4)

.

Расхождения между потребным световым и фактическим потоками не превышает 5%. Окончательно принимаем светильник с лампой ЛХБ-30.

тальных помещений результаты расчета заносим в таблицу 1.

Таблица 1- Расчет освещения вагона

Помещение вагона	, лк	, м2	N			, лм	, лм	Тип лампы	Световой поток одной лампы, лм	Количество ламп в одном светильнике	, лм	% расхож дения
Салон	150	50,63	22	0,979	0,43	1325	1656	ЛХБ-30	1720	1	1720	3,7
Служебное отделение	150	1,87	1	0,275	0,23	2012	2515	ЛХБ-40	2600	1	2600	3,3
Туалет	100	1,19	1	0,225	0,20	982	1227	ЛБ-20	1180	1	1180	3,9
Коридор большой	75	2,45	1	0,271	0,22	1378	1722	ЛХБ-30	1720	1	1720	0,1
Коридор малый	75	2,01	1	0,289	0,22	1131	1413	ЛДЦ-30	1450	1	1450	2,6
Гардероб	50	1,32	1	0,236	0,10	986	1233	Ж54-40	430	3	1290	4,4
Котельное отделение	50	1,56	1	0,253	0,12	971	1215	Ж54-40	430	3	1290	5
Тамбур	75	2,74	2	0,300	0,10	1434	1792	Ж54-40	430	4	1720	4

По результатам расчетов определяем мощность , кВт, потребляемую преобразователем для питания люминесцентных ламп, по формуле [1]

(2.4)

где - КПД электромашинного преобразователя, [1];

- суммарная мощность люминесцентных ламп, Вт.

Вт.

Суммарная мощность ламп накаливания

Вт

кВт.

Принимаем электромашинный преобразователь GEU-B3 с номинальной мощностью генератора 1,2 кВт и мощностью двигателя 1,5 кВт.

2.2 Расчет мощности и выбор электродвигателя

На пассажирских вагонах без кондиционирования воздуха установлен электродвигатель для привода вентилятора.

Для обеспечения комфорта пассажирам в вагонах предусматривается возможность изменения производительности вентилятора в зависимости от температуры внутри и снаружи вагона. Это достигается изменением частоты вращения приводных электродвигателей за счет изменения величины сопротивления в цепях якоря и обмотки возбуждения.

Мощность электродвигателя вентилятора определяется по формуле [1]

(2.5)

где - коэффициент запаса, ;

- максимальная производительность вентилятора, м3/с;

-аэродинамическое сопротивление вентиляционной системы, Па;

- полный КПД вентилятора, = 0,5…0,6;

- КПД передачи, = 0,85…1,0.

кВт.

По полученной потребной мощности выбираем электродвигатель [1] П-22 номинальной мощностью кВт с коэффициентом полезного действия и частотой вращения об/мин.

Рассчитаем номинальный ток по формуле [1]

(2.6)

где - номинальное напряжение, В.

2.3 Расчет нагревателей

Электрические нагреватели используются в системах отопления, электрокипятильнике, в обогревателях сливных и наливных труб.

Электрическое отопление в вагоне без кондиционирования воздуха и со смешанной системой электроснабжения осуществляется печами и калорифером, получающими электроэнергию от контактной сети через локомотив напряжением 3000 В переменного тока.

Мощность электронагревательных приборов, кВт, рассчитывается по формуле [1]

(2.7)

где k - коэффициент запаса, учитывающий падение напряжения и «старение» нагревателей, k = 1,1…1,3 [1];

- потребная теплопроизводительность, Вт;

- КПД нагревательного прибора, принимается равным: для кипятильников -, для электропечей и калориферов -, для нагревателей наливных и сливных труб -.

Мощность калорифера, кВт,

Для калорифера выбираем [1] ТЭНы 201A на напряжение 250 В и мощностью 0,634 кВт.

При выборе ТЭНов с номинальным напряжением 250 В и при включении нагревательного прибора на 3000 В количество элементов должно быть кратным 12 [1] .

Тогда, количество ТЭНов

(2.8)

где - мощность одного ТЭНа.

Принимаем количество ТЭНов кратным 12 и равным 48 штук.

Фактическая мощность, кВт, калорифера

Мощность электропечи, кВт,

Для электропечей выбираем [1] ТЭНы 8231.066 на напряжение 500 В и мощностью 0,25 кВт.

Тогда, количество ТЭНов

Принимаем количество ТЭНов кратным 6 и равным 192 штуки.

Следовательно, фактическая мощность, кВт, электропечей

Мощность электрокипятильника, кВт,

Для электрокипятильника выбираем ТЭН-78 на напряжение 55 В и мощностью 0,8 кВт .

Количество ТЭНов

шт.

Принимаем количество ТЭНов равным n=3 .

Тогда, фактическая мощность, кВт, электрокипятильника

Мощность нагревателей наливных и сливных труб, кВт,

Для нагревателей наливных и сливных труб выбираем ТЭН-81 на напряжение 55 В и мощностью 0,63 кВт.

Следовательно, фактическая мощность нагревателей сливных и наливных труб

Результаты расчета и выбора ТЭНов заносим в таблицу 2.

Таблица 2 - Выбор электронагревателей

Нагревательные приборы	Расчетная мощность, кВт	Нагревательный элемент	Количество ТЭНов	Фактическая мощность
		Тип	UT , В	PТ , Вт
Калорифер	30,4	201A	250	0,634	48	30,4
Электропечи	46,7	8231.066	500	0,25	192	48,0
Электрокипятильник	2,37	ТЭН-78	55	0,80	3	2,4
Нагреватели сливных и наливных труб	0,35	ТЭН-81	55	0,63	1	0,63

2.4 Расчет мощности источника энергии

Расчетные нагрузки - это такие неизменные нагрузки, которые вызывают такое же воздействие на электрическую систему, что и действительные нагрузки, непрерывно меняющиеся по величине и во времени. Расчетные нагрузки определяются для наиболее загруженных в электрическом отношении периодов работы электрооборудования. Для пассажирских вагонов рассматриваются летний и зимний периоды эксплуатации.

В таблицу 3 заносим потребители электрической энергии вырабатываемой генератором данного пассажирского вагона.

Таблица 3 - Электропотребители электрической энергии в вагоне

Электропотребители	РН , кВт	Коэффициент использования ки
		Летом	Зимой	Летом	Зимой
Преобразователь люминесцентного освещения	1,5	0,70	0,85	1,05	1,275
Сеть освещения лампами накаливания и сигнальные фонари	1,04	0,70	0,85	0,73	0,884
Электродвигатель вентилятора	2,20	0,90	0,70	1,98	1,54
Охладитель питьевой воды	0,20	0,90	----	0,18	0
Электрокипятильник	2,40	0,25	0,35	0,60	0,84
Обогрев наливных и сливных труб	0,63	---	0,10	0	0,063
Электробытовые приборы	0,60	0,25	0,30	0,15	0,18
Цепи сигнализации и управления	0,60	0,50	0,50	0,30	0,30

Расчетная максимальная мощность группы электропотребителей с различным режимом работы определяется по формуле [1]

(2.9)

где - расчетная активная мощность, кВт;

- коэффициент максимума [1] ;

- коэффициент использования i-го потребителя;

- номинальная мощность i-го потребителя, кВт.

Эффективным числом электропотребителей называется такое количество однородных по режиму работы потребителей, которые дают ту же величину расчетной нагрузки, что и группа действительных электропотребителей, различных по мощности и режиму работы.

Эффективное число электропотребителей определяется по формуле

. (2.10)

Групповой коэффициент использования определяется по формуле [1]

. (2.11)

По полученным значениям эффективного числа и группового коэффициента, определяем коэффициент максимума [1] ,.

Расчетные мощности, кВт,

Дальнейший расчет ведем по большей мощности, т.е. мощности кВт.

Расчетный ток определяем по формуле [1]

(2.12)

где - номинальное напряжение, В.

Пиковый ток возникает при пуске электродвигателя наибольшей мощности при работающих остальных электропотребителях. Дальнейший расчет ведем для электродвигателя постоянного тока вентилятора.

Пиковый ток определяется как арифметическая сумма наибольшего из пусковых токов электродвигателей, входящих в группу, и расчетного тока нагрузки всей группы потребителей за вычетом расчетного тока двигателя, имеющего наибольший пусковой ток, т.е.

(2.13)

где - номинальный ток двигателя, имеющего наибольший пусковой ток, А;

- коэффициент использования двигателя =0,7 [1];

- пусковой ток электродвигателя, А,

(2.14)

- номинальный ток, IH=55 А;

- кратность пускового тока по отношению к номинальному, =2.

По найденным значениям расчетного и пикового токов определяем мощность источника, кВт, электроэнергии по формуле [1]

(2.15)

где - емкость аккумуляторной батареи,. Выбираем аккумуляторную батарею типа ВНЖ-350 с емкостью 350 .

Тогда, мощность источника электроэнергии, кВт,

По условиям нагрузки источника энергии пиковым током

(2.16)

где - коэффициент кратковременной перегрузки генераторов, kпер=1,5 [1].

Из двух вычисленных значений мощности выбираем большее, то есть кВт.

В соответствии с потребной мощностью, принимаем генератор 2 ГВ.003 трехфазного переменного тока номинальной мощностью кВт (диапазон рабочей частоты вращения - 950-4000 об/мин, рабочее напряжение - 45/24 В, масса - 260 кг).

2.5 Выбор проводов

Выбор проводов электрических схем выполняется по четырем условиям:

допустимому нагреву;

допустимой потере напряжения;

защите от токов короткого замыкания;

механической прочности.

По первому условию допустимый нагрев не должен превышать допустимого значения 55С. Величина тока, при которой установившееся значение температуры соответствует норме, называется допустимой токовой нагрузкой провода .

Если температура среды, в которой работает провод, отличается от расчетной (25С), то допустимая токовая нагрузка провода определяется с учетом поправочного коэффициента [1], то есть

. (2.17)

Для вагонного электрооборудования, работающего в интервале температур от +40 до -50С поправочный коэффициент принимается равным 0,71.

По значению допускаемого тока выбираем три одножильных провода с сечением токопроводящей жилы мм2 и допускаемой нагрузкой 210 А.

Потери в проводах не должны превышать допустимого значения, то есть

. (2.18)

Для силовых цепей допустимое снижение напряжения по отношению к номинальному не должно превышать 2,5.

.

Величина потерь напряжения, В, в линии определяется по формуле

(2.19)

где Rл - активное сопротивление линии,

(2.20)

- длина линии, 5 м;

- сечение провода, 70 мм2;

-удельная проводимость проводов, (медный провод).

.

.

Сравнивая потери напряжения в проводах с допустимым снижением напряжения, получим

,

.

Условие (2.18) выполняется.

Электрические силовые цепи вагона имеют защиту от перегрева и перегрузок по току, поэтому допустимый ток провода должен превышать номинальный ток защитного аппарата (плавкой вставки предохранителя, автоматического выключателя) не менее чем на 25 .

(2.21)

Выбираем плавкую вставку с номинальным током = 150 А [1].

Тогда

.

Условие выполняется, следовательно, безопасность и надежность работы проводов обеспечена.

2.6 Выбор аппаратов защиты

В качестве аппаратов защиты электрических сетей от токов короткого замыкания и значительных по величине и продолжительности перегрузок применяются плавкие предохранители и автоматические выключатели.

При выборе плавких предохранителей должны соблюдаться следующие условия:

? номинальное напряжение предохранителя должно быть равно или больше номинального напряжения сети:

, (2.22)

Выбираем предохранитель НПН-250 (неразборный) с номинальным током плавкой вставки 150 A, номинальным током 250 А, номинальным напряжением 600 В.

Тогда

(условие выполняется).

? плавкая вставка предохранителя не должна плавится при расчетном токе:

, (2.23)

Тогда

(условие выполняется)

? плавкая вставка не должна расплавляться при пиковых токах:

, (2.24)

где -коэффициент зависящий от числа потребителей, защищаемых предохранителем, =1,8 [1].

Тогда

.

(условие выполняется)

Все условия выполняются. Следовательно, безопасность и надежность аппаратов защиты обеспечивается.

3. ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СХЕМА ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ВАГОНА

3.1 Схемы включения электропотребителей, управления и автоматики

электрический энергия вагон электропотребитель

В поездах со смешанной системой электроснабжения потребители делятся на две группы: высоковольтные и низковольтные. Устройства электрического отопления (электропечи и калориферы) питаются высоким напряжением, подаваемым к вагонам от локомотива по высоковольтной электромагистрали. Род тока для этих потребителей значения не имеет. Лампы накаливания, электродвигатели различных приводов и электробытовые приборы питаются низким напряжением, подаваемым от генератора с приводом от торца шейки оси колесной пары или же от аккумуляторной батареи, которые при этой системе должны устанавливаться в каждом вагоне. Система низковольтных электропотребителей питается напряжением 50 В и выполнена с генератором переменного тока 2ГВ.003.

Лампы сети освещения питаются от генератора через электромашинный преобразователь, который стабилизирует напряжение в сети освещения на уровне 50 В. Светильники разделены на две группы: первая группа светильников с лампами Н1-Н22 расположена в пассажирском салоне; светильники второй группы с лампами Н23-Н27 расположены в туалетах, коридорах и служебном отделении. Лампы первой группы включаются ключом SA1, второй - ключом SA2. Для независимого выключения лампы в служебном отделении имеется выключатель SA3. В цепи люминесцентного освещения подключены выпрямители V3, V4 для питания контакторов К1 и К2, которые после включения люминесцентных ламп размыкают контакты К1.1 и К2.1, выключая лампы накаливания Н28-Н49 и Н50-Н54 соответственно. Лампы аварийного освещения Н28-Н54 расположены внутри светильников люминесцентного освещения и предназначены для освещения вагона в ночное время и в аварийных ситуациях. Для управления лампами накаливания используются выключатели SA4 и SA5. Лампу в служебном отделении можно также выключить при помощи выключателя SA6. Лампы Н55-Н62 расположены в тамбурах и приводятся в действие выключателем SA7. Этим же ключом включаются лампы Н63 - для освещения гардероба, и Н64 - для освещения хозяйственного отделения. Лампа Н63 может независимо выключаться ключом SA8. Сигнальные лампы HL1-HL6 управляются трёхпозиционным выключателем SA9.

Двигатель постоянного тока системы вентиляции вагона подключен на напряжение 50 В, включается выключателем SA10 одновременно с цепью автоматического управления, включающаяся выключателем SA12, и имеет три ступени регулирования частоты вращения для регулирования подачи воздуха в зависимости от температуры внутри вагона. Частота вращения изменяется путем изменения сопротивления якоря. При достижении t=20?C замыкаются контакты термодатчиков, расположенных в трех точках вагона, что приводит к возбуждению катушки К4, при этом замыкается контакт К4.1 цепи катушки К6, которая контактом К6.1 шунтирует сопротивление R3 якоря двигателя. Частота вращения двигателя возрастает, следовательно, увеличивается приток свежего воздуха. При достижении температуры в салоне t=22°C замыкается вторая цепь термодатчиков, пропуская ток через катушку К5, которая замыкает контакт К5.1 в цепи катушки К7. Катушка К7 размыкает контакт К7.1 и ток возбуждения проходит через сопротивление R4. Магнитный поток уменьшается, а частота вращения якоря увеличивается.

В вагоне предусмотрено охлаждение питьевой воды. Двигатель охладителя включается выключателем SF1. При увеличении температуры срабатывает термодатчик SK1 и замыкается цепь реле К3, которое контактом К3.1 включает электродвигатель охладителя питьевой воды.

Электрическое отопление вагона осуществляется печами, собранными в три группы EK4? EK6 и калорифером, который имеет секции EK7 и EK8. Цепь управления электропечами и калорифером включается выключателем SA15. При температуре в вагоне ниже 18°С все термодатчики находятся в разомкнутом состоянии, ток проходит через катушку К12, которая замыкает контакты К12.1 и К12.2. Подаётся напряжение на электропечи и калорифер, загорается сигнальная лампочка HL9. При достижении в салоне температуры 18°С замыкаются термодатчики в цепи катушки К11. При повышении температуры до 22°С замыкается вторая цепь термодатчиков (t=22°С), пропуская ток через катушку К10, которая замыкает контакт К10.1. Подаётся напряжение на катушку К11, в результате чего размыкается контакт К11.1, обесточивается катушка К12 и размыкаются контакты К12.1 и К12.2. Печи отключаются, перестаёт гореть лампочка. При падении температуры ниже 22°С размыкается цепь термодатчиков, катушка К10 продолжает питаться через цепь датчиков t=18 ?С. При падении температуры ниже 18?С размыкается цепь термодатчиков и снимается напряжение с катушки К10 и катушки К11. В результате этого замыкается контакт К11.1 и катушка К12 попадает под напряжение, замыкаются контакты К12.1 и К12.2, приводя систему отопления в работу.

Включение нагревателя кипятильника ЕК1 осуществляется при помощи выключателя SA13, при включении которого возбуждается катушка К8, замыкающая контакт К8.2, после чего загорается сигнальная лампа HL8, замыкается контакт К8.1 и включается кипятильник.

В наливных трубах расположены нагреватели ЕК2 и ЕК3, включающиеся выключателем SA14, возбуждающего катушку К9, которая замыкает контакт К9.1, включая нагреватели. Обогреватели наливных, сливных труб и кипятильник подключены на напряжение 50 В.

В вагоне предусмотрено наличие технологических розеток (для включения пылесосов, освещения подвагонного оборудования и других потребителей).

3.2 Схема защиты и блокировки

Защита от перенапряжения (РМН). При нормальной работе регулятор напряжения автоматически поддерживает некоторые средние значения тока возбуждения генератора, соответствующие его частоте и нагрузке. В аварийных ситуациях при выходе из строя РМН автоматическое регулирование регулятора прекращается и его напряжение может резко увеличится в результате протекания в обмотке большого тока возбуждения. В таком режиме реле РМН прекращает подачу тока в обмотку возбуждения. Нагрузки переключаются на питание от АБ. Восстановление схемы производится нажатием кнопки “Возврат защиты”.

Тиристорная защита Эта защита защищает систему от коммутационных забросов напряжения в аварийных режимах при отключении крупных потребителей. Тиристорная защита выполняет четыре действия:

- с помощью тиристора на зажимы силового выпрямителя подключаются низковольтные сопротивления, резко понижая напряжение генератора;

- срабатывает реле максимального напряжения;

- аккумуляторная батарея отключается от сети вагона;

- цепи аварийного освещения переключаются на аккумуляторную батарею.

Тиристорную защиту можно искусственно привести в действие нажатием кнопки “Аварийная”. Восстановление схемы осуществляется нажатием кнопки “Возврат защиты”.

Защита от перекоса фаз. Эта защита при обрыве одной из фаз генератора разрывает цепь питания обмотки возбуждения генератора. Вагонные потребители переключаются на питание от аккумуляторной батареи.

Защита АБ от пониженного напряжения (РПН). Защита предназначена для предотвращения недопустимого разряда АБ. При понижении напряжения АБ ниже допустимого, защита автоматически отключает вагонные потребители от батареи. Остается включенным только сеть аварийного освещения.

Защита от коротких замыканий и перегрузок. К такой защитной аппаратуре относятся предохранители с плавкими вставками и автоматические выключатели. Плавкая вставка предохранителя включается последовательно в защищаемую цепь. При протекании номинального тока плавкая вставка нагревается. Если ток увеличился больше определенной величины, то происходит расплавление плавкой вставки и защищаемая цепь разрывается, предохраняя оборудование от выхода из строя.

Блокировки применяются с целью блокировки электроэнергии. Например, в данном типе вагона на стоянке отключается нагреватель кипятильника и двигатель вентилятора переводится на низкую частоту вращения, а при включении люминесцентных ламп отключаются лампы аварийного освещения, находящиеся в люминесцентных светильниках.

3.3 Схемы сигнализации

В пассажирских вагонах предусматривается следующие виды сигнализации:

вызывная сигнализация;

система контроля нагрева букс;

сигнализация заполнения баков водой;

контроль состояния изоляции проводов;

противоюзное устройство.

Вызывная сигнализация предназначена для вызова проводника в тамбур. Сигнализация действует следующим образом. При нажатии какой-либо из кнопок SB1 или SB2 (в рабочем или нерабочем тамбуре), замыкается цепь соответствующей сигнальной лампы HL10 или HL11, указывающих с какой стороны вагона вызывают проводника. Одновременно с загоранием сигнальной лампы замыкается цепь звонка А1 через диоды VD1 или VD2. Диоды позволяют использовать один звонок от двух кнопок.

В вагоне используется система контроля нагрева букс (СКНБ) с расплавляемыми датчиками. Если температура одной из букс увеличится до 90-110?С, то плавкая вставка датчика Е8 - Е15 расплавится. Реле К17 обесточится и замкнет контакты К17.1 и К17.2, что приведет к замыканию сигнальной лампы HL16 и звуковой сигнализации посредством звонка А2.

Сигнализация заполнения баков водой основана на замыкании и размыкании контактов датчиков Е1 и Е2. При заполнении бака замыкаются контакты одного из датчиков, что приводит к возбуждению катушки реле К13 и замыкании контакта К13.1. Реле К14 получает питание и замыкает контакт К14.1, что приводит к загоранию сигнальных ламп НL12 и HL13, расположенных по разные стороны вагона.

Система контроля состояния изоляции проводов предназначена для проверки состояния изоляции между проводом и корпусом вагона. При одновременном включении выключателей SA17 и SA18 сигнальные лампы накаливания HL14 и HL15 горят в пол-накала. При замыкании одного из проводов на корпус вагона одна из ламп гаснет, а вторая начинает гореть полным накалом.

Противоюзное устройство предназначено для обнаружения и прекращения юза колесной пары, вызванного чрезмерным нажатием тормозных колодок. С началом торможения замыкается контакт реле давления КР1, связанного с полостью тормозного цилиндра. При возникновении юза кратковременно замыкается один из контактов осевых датчиков Е4-Е7 и получает питание катушка контактора К15, которая контактом К15.1 становится на самоподпитку, а контактом К15.2 подает питание на катушку реле К16. Контактор К16 выпускает воздух из тормозного цилиндра. Юз прекращается и размыкается реле давления КР1, обесточивая катушки реле К15 и К16. Прекращается выпуск воздуха из тормозного цилиндра. Процесс торможения возобновляется, замыкается контакт реле давления КР1 и схема снова готова к работе.

4. ТЕХНОЛОГИЯ РЕМОНТА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ВЕНТИЛЯТОРА

При периодическом ремонте электродвигатель вентилятора вместе с сочлененными с ними агрегатами снимают с вагона и отправляют в электроцех. Предварительная очистка электродвигателя осуществляется сразу после снятия его с вагона, а окончательная - в цехе сжатым воздухом в закрытой камере. Затем электродвигатель подаётся на ремонтный верстак. К верстаку подводится сжатый воздух для подключения пневмоинструмента и постоянный ток напряжением 50 В для проверки электродвигателя на холостом ходу.

После демонтажа с электродвигателя вентилятора снимают кожух и осуществляют предварительную дефектировку, чтобы оценить состояние машины и объём предстоящего ремонта. Тщательно осматривая двигатель, обращают внимание на состояние коллектора, и подходящих к ним проводов. Измеряют сопротивление обмоток двигателя, а также сопротивление их изоляции относительно корпуса двигателя. Затем к электродвигателю подают напряжение и проверяют его работу в режиме холостого хода. При такой проверке можно обнаружить неисправности электрических цепей (обрыв и короткое замыкание в обмотке), дефекты в коллектора, щёточного аппарата и подшипников.

В объём обязательных работ по ремонту электродвигателя при ремонте вагонов входят: разборка и сборка двигателя ремонт механических деталей якоря, статора и подвески; ремонт повреждённых обмоток; пропитка обмоток; снятие и проверка состояния подшипников; притирка щёток; продороживание и шлифовка коллектора; динамическая балансировка якоря; ремонт щёткодержателей; испытание электрической машины на стенде и её окраска. После разборки машины производят дефектировку её отдельных узлов на основании норм допусков и износов, в результате которой выявляется необходимость в дополнительных ремонтных работах.

При разборке обычно снимают подшипниковые щиты, вынимают якорь из статора, снимают полюсы и полюсные обмотки. Дальнейшую разборку этих основных узлов производят, если это необходимо по результатам дефектировки. Перед разборкой двигателя снимают кожухи и отсоединяют от выводных зажимов клеммного щитка присоединённые к ним провода. Также поднимают нажимные устройства щёткодержателей и вынимают щётки.

После снятия подшипниковых щитов вынимают якорь двигателя.

Шарикоподшипники снимают с вала при помощи съёмника обычного типа, захватывая их за внутреннюю обойму. Если при этом прилагаются большие усилия - такой подшипник не рекомендуется устанавливать снова в двигатель.

При неисправности обмоток возбуждения или обмоток добавочных полюсов снимают главные и добавочные полюсы и полюсные наконечники, после чего разъединяют и снимают их катушки. При разборке полюсов предварительно делается их разметка, чтобы после сборки они были поставлены на свои места. Размечают и сохраняют все прокладки, установленные между полюсами и остовом.

После разборки детали электродвигателя тщательно очищают. С металлических деталей грязь удаляют струёй сжатого воздуха, а с отдельных мест - ветошью, смоченной в тёплой воде или бензине. Особое внимание уделяют очистке электроизоляционных деталей. Мелкая пыль, особенно металлическая и угольная, проникая в поры изоляции, снижает электроизоляционные качества материала. Очистка изоляции электродвигателя от загрязнений представляет значительные трудности, так как необходимо полностью удалить грязь, не повредив изоляцию. Одним из простейших способов очистки якоря и обмоток является обдув электрических машин струёй сжатого воздуха с последующей обтиркой изоляции ветошью, смоченной в бензине.

Во время периодического ремонта щётки заменяют полностью, устанавливая щётки марок, рекомендуемых изготовителем двигателя. Снятые щётки осматривают, обращая особое внимание на характер их пришлифованных поверхностей. Проверяют величину зазора между нижним краем обоймы щёткодержателя и рабочей поверхностью коллектора. Если этот зазор превышает установленный, щёткодержатели перемещают ближе к коллектору. Устанавливая новые щётки, проверяют лёгкость перемещения их в обоймах щёткодержателей.

Новые щётки притирают к поверхности коллектора шкуркой. Окончательная пришлифовка щёток осуществляется на коллекторе самого двигателя. Во время проверки состояния траверсы щёткодержателей обращают внимание на лёгкость перемещения нажимных пальцев при подъёме и опускании; при этом пальцы не должны касаться боковых стенок и вырезов щёткодержателей. Изоляция пальцев и изоляционные шайбы не должны иметь повреждений. Проверяют наличие и надёжность стопорных болтов, болтов крепления пальцев и других крепёжных элементов.

Демонтированные подшипники промывают в ванной с каустической содой и определяют их износ, проверяя щупом радиальный и осевой зазоры. Если они не соответствуют нормам, то их заменяют. Ролики, шарики, обоймы и сепараторы не должны иметь следов перегрева (цвета побежалости), трещин, изломов, выщербин и изношенных поверхностей катания. Неисправные подшипники в условиях вагонного депо и вагоноремонтных заводов не ремонтируют, а заменяют новыми.

Подшипниковые щиты, крышки подшипников и корпус двигателя перед ремонтом осматривают, чтобы выявить трещины, износ посадочных мест и отверстий и другие дефекты. Большие трещины в щите, распространяющиеся к месту посадки подшипников, не заделывают, а заменяют дефектный щит. Небольшие трещины в стальных деталях заваривают электродуговой сваркой. Перед сваркой щита или остова во избежание деформации и изменения посадочных мест его предварительно подогревают до 700-800 ?С в специальной печи.

После разборки двигателя проверяют магнитным дефектоскопом отсутствие трещин у вала якоря. Вал с трещинами не ремонтируют, а заменяют. Резьбу вала под гайку или болт в торцовой части проверяют резьбовым калибром третьего класса точности; изношенную резьбу перенарезают на следующий размер в соответствии с ГОСТом. Изношенную шпоночную канавку восстанавливают наплавкой на неё металла газовой горелкой с последующей механической обработкой или нарезают вновь с диаметрально противоположной стороны вала. Изношенные посадочные поверхности вала (под шкив или муфту, подшипники и др.) восстанавливают наплавкой или осталиванием с последующей механической обработкой на токарном станке.

Валы, имеющие серьёзные повреждения (излом, большая кривизна трещины), заменяют. Вал выпрессовывают из сердечника якоря при помощи пресса. Чтобы скрепить снятые с вала детали якоря и коллектора, через вентиляционное отверстие якоря и корпус коллектора пропускаю стяжные шпильки.

У сердечников якорей не должно быть заусенцев, забоин, сдвига листов, распущения крайних листов, поджога или выгорания, а также ослабления посадки на вал. Небольшие заусенцы, забоины и другие повреждения, не влияющие на целостность обмотки, запиливают. В случае оплавления сердечника электрической дугой, образовавшейся при повреждении якоря, обмотку удаляют и вырубают оплавленный участок. Вырубленный участок не должен охватывать более чем два паза с захватом в отдельных местах более 15% толщины зубца. Освободившееся после вырубки место зачищают от заусенцев и заполняют асбестовым наполнителем, приготовленном на лаке БТ-95, или другим подобным материалом. Затем отремонтированный участок покрывают лаком БТ-95.

После сборки проверяют, соответствуют ли размеры собранного сердечника чертёжным; биение его не должно быть более допускаемого. Ремонт сердечника заканчивают, зачищая в пазах заусенцы и выступающие листы.

У поступивших в ремонт якорей двигателей посредством внешнего осмотра проверяют состояние изоляции и прочность пазовых клиньев, отсутствие повреждений и поджогов концов секций в местах их припайки к петушкам коллекторных пластин, качество пайки, состояние бандажей. Для устранения замыканий между витками или секциями коллектор тщательно очищают от щёточной пыли, излишнего олова и заусенцев. Нарушенную изоляцию в лобовой части обмотки восстанавливают, накладывая на повреждённые места изоляционные прокладки из электрокартона или лакоткани и покрывая их изоляционными лаками. Если очистка коллектора результатов не даёт и видимая лобовая часть обмотки исправна, якорь передаётся в обмоточное отделение для вскрытия обмотки и устранения повреждения. Вскрытие обмотки производят также, когда значительно оплавлены концы секций в петушках или шлицы петушков или сами секции обгорели.

Заметно подгоревшие края смежных пластин указывают на возможные места обрыва в обмотке якоря. Повреждения в доступных местах ( на лобовых частях ) устраняют путём пайки проводов с последующей изоляцией мест соединения лакотканью и покрытием изоляционным лаком. Если место обрыва находится в пазу, то якорь передают в обмоточное отделение, где отпаивают повреждённую секцию от коллектора и заменяют её.

Замыкание обмотки на корпус чаще всего вызывается механическими повреждениями её изоляции. Причинами таких повреждений могут быть: перемещение проводов в пазах под действием центробежных сил при вращении якоря; ослабление бандажей , вызывающее перемещение обмотки; чрезмерное осевое перемещение якоря при пуске машины, вследствие чего возникают большие инерционные усилия, смещающие обмотку вдоль её оси. В результате перемещений изоляция, особенно в местах выхода секций из пазов, постепенно затирается. Если пробита изоляция обмотки якоря , то во время запуска электродвигатель потребляет большой ток, вследствие чего сгорает установленный в его цепи предохранитель. Пробой изоляции верхних секций устраняют, применяя прокладки из электрокартона или лакоткани, заливаемые изоляционным лаком. В других случаях якорь передают в обмоточное отделение, где частично или полностью её перематывают.

Наиболее распространёнными неисправностями, вызывающими повреждения коллектора, являются: подгорание от искрения щёток при перегрузках машины, неровностях коллектора, слабом давлении щёток и вибрации; неравномерный износ коллектора при применении щеток из более твёрдого материала или повышенного их нажатия; выступающая за рабочую поверхность межламельная изоляция; замыкание пластин щёточной пылью и др. Исправные коллекторы должны иметь строго цилиндрическую форму и гладкую полированную поверхность без рисок, царапин и подгоревших мест.

Коллектор, на поверхности которого обнаружены выработки и неровности глубиной 0,2-0,5 мм, шлифуют шкуркой марки 00, а затем марки 000 до получения зеркально гладкой поверхности. В условиях цеха коллектор шлифуют на токарном или специальном комбинированном станке, применяемом для проточки и продороживания коллекторов.

Если на поверхности коллектора обнаруживаются неровности глубиной более 0,5 мм, а также после ремонта, связанного с разборкой, коллектор протачивают.

В процессе эксплуатации медные пластины коллектора истираются значительно быстрее, чем более твёрдые миканитовые изоляционные прокладки. По мере износа пластин изоляция выступает над поверхностью коллектора, вызывая вибрацию щёток и искрение. Для предупреждения или устранения этого явления, а также при засорении межламельных пространств щёточной пылью производят продоражтвание коллектора, т.е. удаляют миканитовую изоляцию между пластинами на глубину 0,5-1 мм.

Коллекторные пластины и миканитовую изоляцию с повреждениями и значительным износом заменяют новыми.

Наиболее часто встречающимися неисправностями обмоток возбуждения двигателей постоянного тока являются обрыв и перетирание изоляции, вызывающие замыкания на корпус и межвитковые замыкания. В зависимости от характера неисправностей обнаруженные в катушке дефекты устраняют или полностью ее перематывают.

После ремонта якоря двигателя нарушается его балансировка из-за неравномерного распределения пропиточного лака и олова, несимметричного расположения лобовых частей обмотки. Нарушение балансировки вызывает вибрацию машины, ускоряющую износ ее подшипников и работающих с ней механизмов, ослабление элементов крепления, шум и дополнительные потери энергии. Для устранения небаланса добавляют уравновешивающие грузы или снимают часть металла в соответствующих местах ротора. Чтобы обнаружить небаланс и определить места, куда надо добавить или откуда снять уравновешивающие грузы, производят статическую и динамическую балансировку якоря.

Для определения качества ремонта собранные двигателя подвергают испытаниям. Испытание собранного двигателя производится по следующей программе:

– измерение сопротивления изоляции всех обмоток относительно друг друга и корпуса машины;

– измерение сопротивления обмоток в холодном состоянии;

– испытание электрической прочности изоляции обмоток;

– испытание в режиме холостого хода;

– испытание изоляции между витками;

– испытание на повышенную частоту вращения;

– проверка номинальных данных машины;

– испытание на кратковременную перегрузку по току.

После испытаний годные двигатели окрашивают, чтобы защитить их от коррозии и придать красивый внешний вид.

Размещено на Allbest.ru

...