Вагонное электрооборудование и его назначение, размещение и условие работы

I. ВАГОННОЕ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ. ЕГО НАЗНАЧЕНИЕ, РАЗМЕЩЕНИЕ И УСЛОВИЯ РАБОТЫ

Одно из основных требований, предъявляемых к любому ва­гону - это обеспечение сохранности перевозимого груза. В гру­зовых вагонах для этого, как правило, достаточно: надежно за­крепить груз или создать замкнутое пространство, исключаю­щее его перемещение за допустимые пределы; обеспечить требуе­мую плавность хода, а также позаботиться о предохранении гру­за от вредных атмосферных воздействий (в основном пыли и вла­ги) и от хищений.

В рефрижераторных вагонах дополнительно приходится обес­печивать и необходимые температурные условия.

В пассажирских вагонах кроме температуры необходимо под­держивать заданный уровень освещенности, подавать требуемое количество свежего воздуха, а также выполнять ряд дополни­тельных требований, определяемых заданным уровнем комфорта.

 Решить названные задачи в рефрижераторных и пассажирскихвагонах можно только за счет использования дополнительной энер­гии. Если эта энергия поступает ко всем вагонам поезда от еди­ного источника, то такую систему энергоснабжения называют цент­рализованной. Если же источник энергии расположен непосредст­венно на вагоне , рассчитан на питание потребителей только дан­ного вагона, то говорят об автономной системе.

Наиболее широко для этих целей используют электрическую энергию, что обусловило замену в дальнейшем тексте лекции тер­мина "энергоснабжение" термином "электроснабжение".

Электроэнергия, поступающая от собственного источника или подводимая к вагону со стороны, перерабатывается в другие виды энергии (тепловую, световую, механическую), непосредственно ис­пользуемые для обеспечения сохранности перевозимых грузов или для удовлетворения нужд пассажиров.

Выполнение всего круга задач, связанных с выработкой и прео­бразованием электроэнергии, возложено на вагонное электрообору­дование (ВЭО), включающее в себя совокупность электротехничес­ких устройств [I]. В соответствии с назначением эти устройст­ва могут быть разделены на две группы, одна из которых произ­водит (вырабатывает), преобразует, передает и распределяет электроэнергию; вторая потребляет, преобразуя её в тепловую, световую или механическую энергию.

Система электроснабжения (СЭС) включает в себя элементы пер­вой группы ВЭО.

Потребители электроэнергии составляют вторую группу ВЭО.   Наиболее широкое распространение на пассажирских и на части грузовых - рефрижераторных вагонах получили автономные системы электроснабжения (АСЭС). В АСЭС вагона входят следующие электро­технические устройства: основной (генератор) и вспомогательный (аккумуляторная батарея) источники питания; регулирующая, за­щитная и коммутационная аппаратура; а также проводные цепи, по которым электроэнергия от источников передается к потребителям.

Основным источником питания в АСЭС является вагонный генера­тор, приводимый во вращение от оси колесной пары. По этой при­чине в литературе АСЭС иногда называют "осевыми системами". Вырабатывать электроэнергию генератор может лишь при движении вагона со скоростью, превышающей определенное  начальное значение Vо- На. стоянках же и при движении вагона со скоростя­ми ниже начальной питание к потребителям поступает от аккумуляторной батареи. При работающем генераторе аккумуляторная ба­тарея переходит в режим заряда, восполняя потери энергии, от­данной ею для питания потребителей.

Электроэнергия, вырабатываемая источниками питания, харак­теризуется количественными и качественными параметрами, среди которых следует назвать: мощность ( в большинстве случаев опе­рируют значением активной мощности Р ), уровень ( V   )  и час­тоту ( f  )  питающего напряжения, величину ( I ) и род выраба­тываемого тока (постоянный или переменный), количество фаз (для переменного тока). Интерес представляют допустимые абсолютные изменения количественных параметров: напряжения -ΔU , часто­ты - Δf   и другие.

Поддерживать эти параметры на заданном уровне в рабочем ре­жиме и не допускать их повышения до критических значений в пе­реходных и аварийных режимах помогает специальная аппаратура регулирования и защиты, входящая в состав любой АСЭС. Из ап­паратов регулирования необходимо в первую очередь назвать: ре­гулятор напряжения генератора (РНГ) и ограничитель тока гене­ратора (ОТГ). Среди аппаратов защиты - реле максимального (РМН) и пониженного (РПН) напряжений. Эти аппараты присутствуют, как правило, в любой АСЭС.

Кроме того, в каждой разновидности АСЭС есть аппараты, необ­ходимость установки и применения которых диктуется особенностя­ми этих систем.

К ним, например, относятся аппараты коммутации, осуществляю­щие необходимые переключения в цепях АСЭС при изменении режимов их работы. В каждой АСЭС есть устройства, выполняющие Функции, свойственные только ей. Поэтому говорить о них имеет смысл лишь применительно к конкретной системе, что и будет сделано в даль­нейшем.

Вагонный генератор, аккумуляторная батарея вместе с регули­рующей, защитной и коммутационной аппаратурой, а также провод­ными цепями входят в состав основной или первичной системы электроснабжения (СЭС). В дальнейшем для обозначения первичной СЭС мы будем применять сокращение АСЭС, принятое для автономной системы.

Вырабатываемая АСЭС (или что то же самое - первичной СЭС) электроэнергия может быть использована без дополнительных преоб­разований далеко не всеми вагонными потребителями. Поэтому в вагонах устанавливают дополнительные устройства, которые, пот­ребляя электроэнергию генератора или аккумуляторной батареи, перерабатывают её в электроэнергию с другими показателями (дру­гой род тока, уровень напряжения, частота), т.е. создают инди­видуальные условия, необходимые для работы отдельного потреби­теля или их группы.

Эти дополнительные устройства ( электромашинные или стати­ческие преобразователи) вместе с необходимыми аппаратами ре­гулирования, зашиты, коммутации и проводными цепями образуют обособленные системы электроснабжения, получившие название вто­ричные СЭС. Вторичных СЭС в вагоне может быть несколько.

Элементы ВЭО, входящие в состав АСЕС и вторичных СЭС, могут быть размещены как внутри вагона, так и снаружи ( под вагоном или сбоку). Вагонный генератор и аккумуляторная батарея всегда размещаются снаружи.