10.3. Электрическое оборудование электровозов

Электрическое оборудование контактного электровоза включает в себя тяговые электродвигатели, электродвигатели компрессора и вентилятора, электромагниты пневмоклапанов, аппаратуру управления электродвигателями (пусковые реостаты и контроллер или устройство комплектное тиристорное), токоприемники, фары и сигнальные фонари, выключатель блокировки сиденья машиниста и др.

При реостатной схеме управления пуск электровоза, регулирование скорости его движения и тормозного усилия при динамическом торможении производится контроллером путем изменения сопротивления на различных позициях пускового реостата, включенного в цепь тяговых двигателей. Пусковые сопротивления состоят из отдельных элементов с большим удельным сопротивлением, выполненных, например, из фехраля.

Устаревшая реостатная схема управления тяговыми электродвигателями наиболее простая, но имеет такие существенные недостатки, как большие (до 20—30 %) потери энергии в сопротивлениях ввиду необходимости работы с пониженными скоростями на реостатных характеристиках, резкое изменение тока и силы тяги при переходе с одной пусковой позиции на другую, вследствие чего недоиспользуется сила сцепления колес электровоза с рельсами в период пуска. Неэкономичность реостатной схемы управления особенно ощутима в аккумуляторных электровозах ввиду ограниченной энергоемкости аккумуляторных батарей.

Электрическая схема электровоза обеспечивает управление тяговым электроприводом, вспомогательным электрооборудованием и выполняет следующие функции: плавный разгон и изменение скорости электровоза и ее стабилизации в пределах от минимальной до допустимой; реверсирование тяговых двигателей и электродинамическое торможение; автоматическое ограничение тока тяговых двигателей при их пуске, регулировании скорости; управление двигателем компрессора в функции давления воздуха в пневмосистеме; контроль температуры тяговых двигателей; защита электрооборудования от токов короткого замыкания; питание стабилизированным напряжением 24 В вспомогательного электрооборудования от аккумуляторной батареи при кратковременном отключении токоприемника от троллейного провода; управление токоприемником, песочницами, автосцепками и стрелочными переводами из кабины машиниста; блокировка рабочего места машиниста с отключением тяговых двигателей и др.

На электровозах применяют тяговые двигатели постоянного тока последовательного возбуждения, которые по сравнению с двигателями параллельного возбуждения обладают рядом преимуществ: большие перегрузочная способность и пусковой момент, меньшая чувствительность к колебаниям напряжения и др.

Основные параметры тягового двигателя можно определить по его электромеханической характеристике (рис. 10.7), представляющей собой зависимость силы тяги F на ободе ведущих колес (взамен вращающего момента на валу двигателя), скорости движения электровоза v (взамен частоты вращения вала двигателя) и КПД η от тока двигателя 1.

За номинальный режим работы тяговых двигателей принимают часовой режим, при котором допустимая температура нагрева обмоток двигателя достигается через 1 ч его работы. В характеристике двигателя указывают часовую силу тяги Fчас, часовую скорость νчас и часовой ток Iчас Длительному режиму соответствует такой ток Iдл, при котором допустимая температура обмоток двигателя достигается за неограниченно длительное время. Отношение Iдл/Iчас = 0,4÷0,45 называется коэффициентом вентиляции.

Применяются три системы управления тяговыми двигателями электровоза — реостатная, безреостатная и тиристорно-импульсная.