ГОгоаМЯтай
Поврежденный огнем сглаживающий реактор L5 электровоза ВЛ85 № 202
жүктеу/скачать 5.39 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Головной вагон электропоезда ЭР9П № 420-01. Причина пожара — короткое замыкание бытовой электроплитки
- Тепловоз 2ТЭ116 №1332, поврежденный пожаром из-за большого переходного сопротивления в контактах двигателя тормозного компрессора
- (Продолжение. Начало см. №1 — 12 за 2006 г. и № 1 — 6 за 2007 г.)
Поврежденный огнем сглаживающий реактор L5 электровоза ВЛ85 № 202
Головной вагон электропоезда ЭР9П № 420-01. Причина пожара — короткое замыкание бытовой электроплитки
Секция электровоза ВЛ85 № 202, поврежденная пожаром из-за преждевременного выключения мотор-вентиляторов сглаживающих реакторов
Тепловоз 2ТЭ116 №1332, поврежденный пожаром из-за большого переходного сопротивления в контактах двигателя тормозного компрессора Надежность автоматической противопожарной защиты, в первую очередь, зависит от качества ее содержания и технического обслуживания. Для этого необходимо предусматривать эксплуатационные расходы, ремонтировать и проводить техническое обслуживание АПЗ либо силами депо приписки после предварительного получения соответствующей лицензии, либо специализированной организацией. В 2006 г. на тепловозах не прошли техническое обслуживание 27,2 % АУПС, 23,9 % АУПТ, на электровозах 25,6 % АУПС и 23,7 % АУПТ и на электропоездах соответственно 27,9 и 67,7 %. Понятно, что такие установки эксплуатируются в условиях сильных вибраций. Внутри кузова локомотивов и в салонах вагонов электропоездов активно функционирует как естественная, так и принудительная вентиляция. Вполне вероятно, что при пожаре АУПС и АУПТ срабатывают не всегда, так как до пожара они могли быть неисправны или отключены. Кроме того, правильный подбор и размещение датчиков во многом влияют на условия срабатывания этих установок. Следует отметить, что нормативные требования для оборудования тягового подвижного состава АУПС и АУПТ были приняты давно. Так, п. 1.5.2 ГОСТ 12.2.056—81 «Электровозы и тепловозы колеи 1520 мм. Требования безопасности» гласит, что дизельные помещения тепловозов с кузовом вагонного типа и тепловозов типа 1 по ГОСТ 22339, имеющих мощность по дизелю более 1175 кВт, должны быть оборудованы установками пожаротушения (пенного, газового, порошкового). Установка выбирается по требованию заказчика. В зависимости от вида огнетушащего средства установки пожаротушения должны быть автоматическими и ручными. При этом они могут иметь автоматический и ручной дистанционный способ приведения в действие или ручное переключение режима включения установки. Пункт 6.2.1 Общих технических требований к противопожарной защите тягового подвижного состава № ЦТ-6 также предусматривает обязательное оборудование шкафов управления и салонов вагонов электропоездов установками пожаротушения. Аналогично п. 1.5.3 ГОСТ 12.2.056—81 гласит, что электровозы, тепловозы с кузовом вагонного типа и тепловозы типов 1 — 4 по ГОСТ 22339 должны иметь установку пожарной сигнализации. Звуковые и световые сигналы о пожаре должны подаваться в кабину машиниста. Датчики извещения о пожаре должны устанавливаться в наиболее пожароопасных местах. Однако перечисленные выше пункты ГОСТ 12.2.056—81 по внедрению АУПС и АПУТ при строительстве и капитальном ремонте (в объеме КР-2) электровозов и тепловозов в большинстве случаев не выполнялись. Это подтверждают результаты статистического наблюдения за внедрением АПЗ по итогам 2005 — 2006 гг. Так, по состоянию на 1 января 2007 г. более 55 % эксплуатируемых тепловозов, 68 % электровозов и 58 % электропоездов не оборудовано АУПС. Также более 70 % тепловозов не оборудовано АУПТ. При этом планы внедрения автоматических установок пожарной сигнализации на тепловозах в 2006 г. реализованы всего на 96,9 %, автоматических установок пожаротушения — на 95,3 %. Не лучше положение сложилось и на электровозах — 53,6 и 95,4 % соответственно. Аналогично на электропоездах план внедрения АУПС не выполнен на 72 %. Важно отметить, что в материалах статистического наблюдения, а также в отчетах по результатам контроля за содержанием, техническим состоянием и внедрением АУПТ специалистами часто подразумевались установки пожаротушения с ручным дистанционным пуском. Поэтому результаты материалов статистического наблюдения, касающиеся АУПТ на ТПС, подлежат перепроверке и уточнению. В настоящее время разрабатываются новые серии различных видов ТПС отечественного производства и уже появились опытные образцы, которые также незащищены от пожаров. Например, на электровозе ЭП10-010 Новочеркасского электровозостроительного завода 10 декабря 2006 г. при эксплуатационных испытаниях случился пожар в третьем тяговом двигателе. Указанный факт в очередной раз подтвердил актуальность более фундаментальных целевых исследований, которые помогут предотвратить не один пожар на ТПС как эксплуатируемых серий, так и нового поколения. В таблице приведена величина процентной доли, приходящаяся на количество и время задержек движения поездов (за 2004 — 2006 гг.), происшедших при пожарах на ТПС. Доля рассчитана как от общего количества пожаров в системе железнодорожного транспорта, так и от структуры подвижного состава, участвующего в грузовых и пассажирских перевозках. В пожарно-профилактической работе важно качество служебных расследований. С их помощью устанавливают истинную причину пожара, что помогает при разработке и реализации инженерно-технических и организационных противопожарных мероприятий на стадии проектирования, строительства, ремонта и эксплуатации ТПС. В проведении таких расследований еще немало «белых» пятен. Так, пожарной охраной еще не изучены причины пожаров, связанных с весовыми и токовыми перегрузками локомотивов, а также с их местоположением, на критических участках дорог. И, соответственно, не разработана методика применения теории тяговых расчетов, помогающая проверять эти версии на практике. Сегодня одним из основных сдерживающих факторов роста пожаров на ТПС является пожарно-профилактическая деятельность ведомственной охраны, которая также нуждается в исследованиях. Разумеется, одна ведомственная охрана не справится без активного участия в этой работе специалистов локомотивного хозяйства, а в электропоездах — специалистов-эксп- луатационников пригородных перевозок. Только совместные усилия всех причастных к эксплуатации и обслуживанию тягового подвижного состава специалистов смогут надежно защитить от пожаров локомотивный и моторвагонный парки. А.П. ДЕГТЯРЁВ, ведущий инженер Федерального государственного предприятия «Ведомственная охрана железнодорожного транспорта Российской Федерации»рЦ ином таит miMicn ЧАСТЬ 14. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЯЕРЕДАЧИ ЛИКЯМВТНВОВ (Продолжение. Начало см. №1 — 12 за 2006 г. и № 1 — 6 за 2007 г.) ТЯГОВЫЕ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛИ Тяговые электродвигатели (ТЭД) служат для преобразования электрической энергии в механическую, передаваемую затем с помощью специальных устройств на колесные пары локомотива. Классификация ТЭД. Тяговые двигатели локомотивов классифицируют по ряду признаков, а именно: по способу питания, конструктивному исполнению, типу привода колесных пар и роду тока. По способу питания электрической энергией ТЭД локомотивов различают: от тягового генератора (на тепловозах), от контактного провода или от тяговых аккумуляторных батарей (на электровозах). Каждый ТЭД локомотива может осуществлять механический привод одной оси — индивидуальный привод, нескольких осей — групповой привод. Наибольшее применение на локомотивах с электрическим приводом колесных пар стран мира получил индивидуальный привод. Однако в ряде стран, например, во Франции серийно строились тепловозы и электровозы с групповым приводом колесных пар. В нашей стране в середине 70-х годов прошлого века на Людиновском тепловозостроительном заводе (ныне ОАО «Людиновотепловоз») также был построен опытный тепловоз ТЭМ12 мощностью 880 кВт (1200 л.с.), который имел групповой привод колесных пар. На четырехосном тепловозе ТЭМ12 были установлены два ТЭД типа ЭД-121, по одному на тележку. Якори обоих двигателей ЭД-121 были соединены между собой и с колесными парами тепловоза посредством карданных валов и осевых редукторов по схеме, похожей на тяговый привод колесных пар тепловоза ТГМ6 с гидропередачей. В зависимости от рода тока, подводимого к двигателю, различают тяговые электродвигатели постоянного тока (ТЭД) и переменного тока (ТАД) (асинхронные и вентильные). Асинхронные ТАД получили наибольшее распространение на локомотивах и применены на опытных тепловозах с передачей переменного тока ВМЭ1, ТЭ120, ТЭМ21 и 2ТЭ25А. Вентильные (синхронные) ТАД переменного тока по принципу действия подобны коллекторным машинам постоянного тока. Вместо коллектора на них используется система силовых управляемых вентилей (полупроводников) преобразовательной установки, которые служат для преобразования тока (как коллектор) и управления режимами работы ТАД и локомотива в целом. Вентильные ТАД применены на электровозах переменного тока ВЛ80В, ЭП200 и других. Принцип работы двигателей постоянного тока. Как уже отмечалось ранее (см. «Локомотив» № 5, 2007 г.), все электрические машины постоянного тока обладают свойствами обратимости и без особого изменения конструкции могут работать в генераторном или двигательном режиме. Поэтому, если сравнить устройство простейшего генератора и электродвигателя, то можно найти много общего.
Рис. 3. Электромеханические характеристики тепловозного тягового электродвигателя
На большинстве серий тепловозов с электрической передачей и электровозах применяют последовательное включение обмотки возбуждения с обмоткой якоря. Почему же система последовательного возбуждения оказалась предпочтительнее для локомотивной тяги? Основными характеристиками двигателей постоянного тока являются так называемые электромеханические характеристики, которые позволяют оценивать характер изменения вращающего момента Мтэд на якоре ТЭД, частоты его вращения п и кпд г| в зависимости от тока I нагрузки (двигателя), т.е. Мтэд = = f(l), n = f(l), rj = f(l). На рис. 3 приведены электромеханические характеристики тепловозного ТЭД. При трогании с места и разгоне локомотива его тяговые электродвигатели должны создавать наибольший вращающий момент Мтэд и силу тяги FK, соответственно. Э.д.с. Е на этом режиме работы ТЭД имеет минимальное значение, так как зависит от частоты вращения якоря, а сила тока I в обмотках якоря ТЭД, наоборот, окажется близкой к наибольшему значению. В ТЭД с последовательным возбуждением ток возбуждения iB равен току обмоток якоря I, следовательно, величина магнитного потока Ф при разгоне двигателя достигает также наибольшего значения. Учитывая то обстоятельство, что величина магнитного потока Ф, в основном, зависит от силы тока возбуждения iB, то можно сделать вывод, что для ТЭД с последовательным возбуждением величина вращающего момента Мтэд, которая пропорциональна квадрату силы тока якоря I2 (Мтэд = I2), будет наибольшей по сравнению с другими системами возбуждения, как и значение силы тяги FK на колесных парах локомотива, так как FK = М-гэд/Rk. где RK — радиус колеса. Соответственно, тепловоз с ТЭД с последовательным возбуждением будет иметь наилучшие разгонные качества и тяговые свойства. Можно отметить, что ТЭД с последовательным возбуждением лучше переносят перегрузки. Поэтому ТЭД с такой системой возбуждения применяют в тяжелых условиях пуска и разгона, что, собственно, и характеризует условия трогания с места и разгона тепловозов с составом. Можно также отметить, что ТЭД с последовательным возбуждением более приспособлены к перегрузкам по сравнению с ТЭД с другими системами возбуждения, что очень важно при их работе в качестве приводов колесных пар тепловозов с Устройство простейшего электродвигателя показано на рис. 1. Магнитное поле с магнитным потоком Ф создается постоянными магнитами разной полярности С и Ю. В магнитном поле Ф находится металлическая рамка 1. Если к рамке 1, состоящей из двух проводников, с помощью щеток 3, 4 и двух полуколец 2 подвести электрическую энергию постоянного тока I, например, от аккумуляторной батареи АБ, то на каждый проводник с током в соответствии с законом Ампера будет действовать электромеханическая сила F, стремящаяся вытолкнуть их из магнитного поля. Направление действия этой силы F и движения проводника с током определяются правилом левой руки, в соответствии с которым на проводник, находящийся под полюсом Ю, действует сила F (влево), а на проводник под полюсом С — сила F с противоположным направлением действия. Эти две силы F создают так называемый электромагнитный момент М, под действием которого рамка будет вращаться по часовой стрелке и обеспечивать привод какого-либо устройства, например, колесной пары локомотива. Как уже отмечалось ранее (см. «Локомотив» № 5, 2007 г.), в реальных конструкциях тяговых электрических машин постоянного тока для создания магнитного потока Ф вместо постоянных магнитов применяют специальные катушки (обмотки) возбуждения, изготовленные из медного провода или шинной меди, которые размещают на стальных сердечниках полюсов. Функции рамки с током в ТЭД выполняет якорь с обмоткой, витки которой соединяют с коллектором. На преодоление каких же сил сопротивления при работе ТЭД расходуются тысячи киловатт электрической энергии, поступающей с зажимов тягового генератора или выпрямительной установки локомотива? В связи с тем, что проводники рамки (якоря) будут пересекать магнитные силовые линии магнитного потока Ф, согласно закону электромагнитной индукции (закону Фарадея) в проводниках рамки будет индуктироваться (наводиться) э.д.с. самоиндукции Е. Она прямо пропорциональна магнитному потоку Ф, частоте вращения рамки (якоря) п и некой магнитной посто
янного тока: 1 — рамка (виток); 2 — контактные кольца; 3 — щетки; С, Ю — постоянные магниты; АБ — аккумуляторная батарея; ТП — тяговый привод янной (коэффициенту) се, т.е. Е = сеп-Ф. При вращении витка с помощью полуколец 2 обеспечивается переключение направления тока в проводниках таким образом, что электромагнитные силы F, приложенные к верхнему и нижнему (см. рис. 1) проводникам рамки, будут сохранять свои направления действия, чем, в итоге, и обеспечивается постоянство направления вращения якоря ТЭД (величин М и п) .
электрической передачей и электровозов, а также грузоподъемных механизмов (лифты, краны и др.) К достоинствам ТЭД с последовательным возбуждением также нужно отнести и то обстоятельство, что они обеспечивают более равномерное распределение нагрузок на каждый двигатель в случаях неравномерного износа бандажей колесных пар локомотивов и появления заметной разницы в диаметрах круга их катания. При заметной разнице диаметров колес и расхождении электромеханических характеристик ТЭД одной тележки или тепловоза возникает неравенство сил тяги, создаваемых различными колесными парами при взаимодействии с рельсами. Эти обстоятельства повышают вероятность возникновения боксования тех колесных пар локомотива, на которых реализуются большие значения силы тяги. Разница в диаметрах колес также негативно сказывается на реализации тормозной силы, создаваемой тормозными средствами самого локомотива. Недостатком двигателей с последовательным возбуждением является то, что при малых внешних нагрузках (например, при движении локомотива в режиме тяги на спуске) величина магнитного потока Ф заметно уменьшается, а частота вращения, наоборот, гипотетически может сильно вырасти, т.е. двигатель может пойти вразнос. Для исключения этого явления колесные пары тепловоза жестко соединены с якорем ТЭД постоянного тока через тяговый редуктор. Необходимо отметить, что на некоторых сериях современных тепловозов и электровозов стали применять независимую систему возбуждения ТЭД, когда обмотка возбуждения статора питается от постороннего источника постоянного тока. Двигатели с независимым возбуждением имеют жесткую элект- ротяговую характеристику, т.е. зависимость V = f(l) представляет собой почти горизонтальную линию. Это означает, что скорость движения локомотива с поездом может быть практически постоянной на любом по трудности элементе профиля. В целом, применение независимой системы позволяет оптимизировать характеристики ТЭД и получить оптимальные тяговые свойства локомотива с электрическим приводом колесных пар. Однако при этом значительно усложняется система регулирования тока возбуждения ТЭД. Способы регулирования частоты вращения якоря ТЭД постоянного тока. При существующей жесткой механической связи ТЭД с колесными парами тепловоза регулировать частоту вращения якоря — это означает управлять скоростью движения локомотива. Для обеспечения полного использования мощности дизеля во всем скоростном диапазоне работы тепловоза с электрической передачей необходимо изменять напряжение на тяговых электродвигателях 1)Тэд и, соответственно, частоту вращения их якорей примерно в 4 — 5 раз. Для решения этой задачи на тепловозах применяют различные системы регулирования частоты вращения якоря двигателя постоянного тока. Частота вращения якоря двигателя п прямо пропорциональна подводимому напряжению итэд и обратно пропорциональна величине Ф. п = Е/(се Ф) = (иТЭд - 1-1Ря)/(се-Ф), где итэд — напряжение, подводимое к двигателю, В;
ZRfl — суммарное сопротивление обмоток якоря, Ом; Ф — магнитный поток двигателя, Вб; се — магнитная постоянная. Из формулы следует, что частоту вращения якоря тягового электродвигателя и скорость движения тепловоза при его работе в тяговом режиме можно изменять, регулируя напряжение итэд, магнитный поток Ф и суммарное сопротивление обмоток якоря ZRfl- Из-за больших потерь, достигающих на электроподвижном составе до 20 % тяговой (касательной) мощности, последний способ на тепловозах с электрическими передачами не применяется. Необходимо отметить, что ТЭД тепловозов в эксплуатации также могут работать в режимах реверсирования (меняется направление вращения якоря) и генератора (при электрическом торможении). На современных тепловозах, как правило, при- Напряжение итэд, подводимое к двигателю, создает ток I в рамке (обмотке якоря), а величина э.д.с. самоиндукции Е препятствует протеканию тока, так как в соответствии с правилом правой руки направлена навстречу подводимому напряжению. Другими словами, одним из условий работы электрической машины в двигательном режиме является выполнение следующего требования: подводимое к ТЭД напряжение Uтэд должно всегда превосходить величину э.д.с. самоиндукции Е. То есть необходимо соблюдение неравенства Uтэд > Е, или Uтэд = Е + AU, где AU — потери напряжения в обмотках электродвигателя сопротивлением Rfl, которые в соответствии с законом Ома равны AU = I Rq. Чем больше электрическая мощность генератора и, соответственно, подводимое к ТЭД напряжение итэд. тем быстрее вращаются якорь двигателя и колесные пары (при постоянстве сопротивления движению) и увеличивается величина э.д.с. самоиндукции Е, на преодоление которой и затрачивается напряжение. Значит, именно на преодоление э.д.с. самоиндукции Е и расходуются тысячи киловатт электрической энергии, вырабатываемой тяговым генератором тепловоза. В принципе, для ТЭД локомотива может быть справедливо и другое объяснение: мощность его тяговых двигателей, имеющих жесткую механическую связь с колесными парами, затрачивается на преодоление сил сопротивления движению поезда. Сформулируем основные условия, при выполнении которых электрическая машина постоянного тока способна работать в двигательном режиме:
j подведение к якорю извне электрической энергии постоянного тока напряжением U, величина которого должна быть больше э.д.с. самоиндукции Е;
В целом можно отметить, что отличия в принципах работы простейшего двигателя и генератора заключаются только во взаимном направлении э.д.с. Е, тока I, электромагнитного момента М и частоты вращения якоря п. Особенности устройства ТЭД постоянного тока По конструкции, характеристикам и, что особенно важно, по условиям эксплуатации ТЭД тепловозов заметно отличаются от тяговых генераторов и электрических машин общего назначения. ТЭД локомотивов работают в крайне неблагоприятных для электрических машин условиях, а именно: при движении тепловоза происходит увлажнение и загрязнение изоляции, а также электрических контактов из-за попадания внутрь двигателя воды, снега и пыли. Возникают высокие перегрузки и перепады температур обмоток, особенно в зимнее время, а также механическое воздействие (большие ударные нагрузки и вибрация) от неровностей пути и другие. Не случайно именно тяжелые условия эксплуатации и недостаточное качество ремонта ТЭД часто являются причинами отказов и порч тепловозов в пути следования. Устройство ТЭД рассмотрим на примере двигателя постоянного тока ЭД-118А, который применяется на серийных грузовых тепловозах 2М62У, 2ТЭ10В, ЗТЭ10М, 2ТЭ116 и других. Основными узлами двигателя ЭД-118А являются (рис. 2) неподвижный остов 5, закрытый подшипниковыми щитами 1,12, и вращающийся якорь 9 с обмотками 8, соединенный с помощью тягового редуктора с колесной парой тепловоза. Внутри остова 5, поперечное сечение которого — неправильный восьмигранник, закреплены четыре главных 10 и четыре добавочных 17 полюсов. Сердечники главных полюсов набраны из отдельных стальных листов толщиной 2 мм, на них размещаются обмотки возбуждения, изготовленные из шинной меди сечением 8x25 мм2. Как и в конструкциях тяговых генераторов постоянного тока, главные полюсы с катушками предназначены для создания магнитного поля (потока) Ф возбуждения в ТЭД . -133- Линия разреза Рис. 4. Схемы соединения тяговых электродвигателей шестиосного тепловоза: 
а — последовательное (С), б и в — последовательно-параллельное (СП), г — параллельное (П) 
меняют так называемое реостатное торможение, когда ТЭД, работая в генераторном режиме, подключаются к тормозным резисторам, устанавливаемым в кузове локомотива. В этих резисторах электрическая энергия, вырабатываемая ТЭД при торможении поезда, преобразуется в тепловую энергию, которая с помощью вентиляторов отводится в атмосферу. Способы регулирования напряжения итэд. Напряжение иТЭД1 подводимое к двигателю, можно изменять, регулируя магнитный поток тягового генератора или изменяя схему соединения тяговых двигателей. Принцип регулирования скорости движения на основе изменения схемы соединения тяговых двигателей осуществлен на ряде серий тепловозов старой постройки ТЭМ1, ТЭ2, также на опытной партии ТЭМ2. Возможные схемы соединения тяговых электродвигателей шестиосного тепловоза ТЭМ2 показаны на рис. 4. При последовательном соединении двигателей к каждому из них подводят напряжение итэд = Ur/m, где m — число двигателей, соединенных последовательно. Четыре схемы соединения двигателей, приведенные на рис. 4, дают такое же количество ступеней регулирования напряжения итэд. подводимого к двигателю: при последовательном соединении итэд = = Ur/6, при последовательно-параллельном итэд = = Ur/3 и итэд = Ur/2, при параллельном — итэд = Ur. Переключение двигателей возможно тремя способами: коротким замыканием, с разрывом цепи и замыканием по схеме моста. На тепловозах использовался только первый способ, не требующий дополнительного оборудования и характеризующийся относительно небольшим снижением силы тяги при переключении. На электровозах в разной степени применяют все три способа переключения тяговых электродвигателей. Второй способ регулирования напряжения, подводимого к тяговым двигателям итэд — путем изменения напряжения главного генератора. Как отмечалось ранее, изменение сопротивления движению поезда приводит к изменению скорости движения тепловоза и снижению частоты вращения якоря тягового двигателя. Силу тока I тягового двигателя можно определить с помощью следующего равенства: = (итэд — се‘птэд'Ф)/2^я1 А- Из формулы следует, что, например, снижение частоты вращения якоря птэд приведет к увеличению значения тока нагрузки I двигателя и, соответственно, тягового генератора 1г. Благодаря гиперболической форме внешней характеристики тягового генератора (см. «Локомотив» № 6, 2007 г.) в этом случае пропорционально увеличению тока нагрузки уменьшится ег оДобавочные полюсы 17 изготавливают из толстостенного проката. Их назначение — улучшение условий коммутации ТЭД. Катушки добавочных полюсов выполнены также из шинной меди сечением 6x30 мм2.
жүктеу/скачать 5.39 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
