Группа э – 31

Студент – Баринов Ф.В.

Практическая работа № 2. Силовая электрическая схема электровоза переменного тока.

Цель работы: практически изучить силовую электрическую схему электровоза переменного тока и нанести путь тока на заданной позиции.

Ход работы.

Описание силовой схемы электровоза переменного тока.

Токоприемники электровозов пос­тоянного и переменного тока устрое­ны одинаково. На электровозах пере­менного тока устанавливают токо­приемники легкого типа, рассчитанные на длительный ток до 500 А, а на электровозах постоянного тока — тяжелого типа, рассчитанные на дли­тельный ток до 2200 А. Поэтому токо­приемники легкого типа вместо двух полозов имеют один, зато более вы­сокое напряжение контактной сети (25 кВ) приводит к необходимости применять более прочные в электри­ческом отношении изоляторы. Имеют­ся и некоторые другие конструктив­ные особенности.

Разъединитель в силовой цепи предназначен для тех же целей, что и на электровозах пос­тоянного тока, но его опорные изоля­торы рассчитаны на более высокое напряжение. Включение и выключе­ние разъединителя осуществляют так­же с помощью ручного привода. Да­лее в силовую цепь включен аппарат, осуществляющий, как и на электрово­зах постоянного тока, отключение си­ловой цепи от контактной сети при недопустимых перегрузках и коротких замыканиях. Но устройство и действие этого аппарата, называемого глав­ным выключателем, отличается от ус­тройства и действия быстродействую­щего выключателя электровозов по­стоянного тока.

Отличия главного выключателя (ГВ) от быстродействующего определяются следующим. Вследствие значительного индуктивного сопротивле­ния силовых цепей электровоза пере­менный ток при перегрузках и корот­ких замыканиях не возрастает так резко, как постоянный. Кроме того, переменный ток изменяется синусоидально и поэтому проходит через нулевые значения. Благодаря этому легче разорвать цепь тока и не требуется иметь такое высо­кое быстродействие выключателя, как, при постоянном токе.

В главных выключателях для га­шения электрической дуги чаще все­го используют сжатый воздух. При включенном выключателе ток от токоприемника через разъеди­нитель, неподвижный и подвижной контакты, стержень, размещенный внутри проходного изолятора, пой­дет в первичную обмотку тягового трансформатора. Стержень служит одновременно первичной обмоткой трансформатора тока. Вторичная об­мотка трансформатора тока соедине­на с катушкой электромагнита отклю­чения главного выключателя.

Трансформаторы. Как известно, трансформаторы способны повышать, или понижать подведенное напряже­ние переменного тока. Напомним, что на дорогах, электрифицированных на переменном токе, номинальное напря­жение в контактной сети равно 25 кВ, а тяговые двигатели работают при напряжении 900—1500 В. Поэтому тяговые трансформаторы электровозов понижают напряжение до значе­ния, наиболее благоприятного для работы тяговых двигателей.

Таким образом, выбирая необходи­мое соотношение между числом вит­ков первичной и вторичной обмоток, можно менять соотношение напряже­ний и тем самым регулировать час­тоту вращения якорей тяговых двига­телей. Это проще и экономичнее, чем регулировать ее, включая в цепь тя­говых двигателей пусковые резисто­ры и применяя различные группиро­вки двигателей. Следовательно, то или иное вторичное напряжение можно получить, изменяя число витков в первичной или вто­ричной обмотке. Какой же способ лучше?

Казалось бы удобней изменять число витков в первичной обмотке понижающего трансформатора, так как ток в ней меньше и поэтому будут легче коммутирующие аппараты. Од­нако регулировать таким способом на­пряжение в широких пределах трудно по следующей причине.

Если необходимо постепенно по­вышать напряжение на вторичной обмотке, то нужно, переключая со­ответствующие контакты, уменьшать число витков в первичной обмотке. Напряжение, приходящееся на один виток первич­ной обмотки, будет по мере выполне­ния переключений увеличиваться. Од­новременно магнитный поток в магнитопроводе трансформатора будет индуктировать ЭДС и в отключенных витках обмотки. Поэтому по мере уменьшения числа витков первичной обмотки общее напряжение между ее началом и концом будет возрастать. Если, например, число витков пос­ледней секции обмотки будет мень­ше числа витков всей обмотки в 5 раз, то при напряжении контактной сети 25 кВ напряжение между, началом и концом первичной обмотки составит 25 ∙ 5 = 125 кВ. На это напряжение должна быть рассчитана изоляция трансформатора. Понятно, что такой способ на электровозах, где требуется регулировать напряжение в широких пределах, не применяют.

Главный контроллер восьмиосного имеет тридцать кулачковых контакторов без дугогашения и четыре с дугогашением, кулачковые валы, а также электродвигатель, который назы­вают серводвигателем (serve — обслу­живать). Кинематическая схема глав­ного контроллера сложна.

Серводвигатель с помощью зубча­тых колес и червячного зацепления приводит во вращение через первый мальтийский механизм (мальтийский крест) и зубчатую передачу кулач­ковый вал контакторов с дугогашением, а через зубчатую передачу и вто­рой мальтийский крест — кулачко­вые валы контакторов переключения ступеней и контакторов переключения обмоток. Эти два вала связаны зуб­чатой передачей, обеспечивающей не­обходимую последовательность пере­ключения обмоток и секций.

Мальтийский механизм или маль­тийский крест (последнее название он получил из-за сходства ведомого диска с эмблемой духовно-рыцар­ского Мальтийского ордена) позволя­ет непрерывное вращение (в нашем случае червячного колеса) преобра­зовывать в движение с остановками кулачковых валов и тем самым вклю­чать или выключать на определенное время обмотки и контакторы. Вал мальтийского механизма начинает вращаться только тогда, когда пово­док (цевка) входит в паз мальтийско­го креста. Подбирая передаточные числа зубчатых передач, устанавливают по­ворот валов, обеспечивающий пра­вильную работу главного контроллера.

Вентильные преобразователи пред­ставляют собой устройства для преобразования электрического тока, на­пряжения, частоты с помощью элект­ронных или ионных вентилей.

Различают вентильные преобразо­ватели переменного тока в постоян­ный (выпрямители), постоянного то­ка в переменный (инверторы), пос­тоянного тока одного напряжения в постоянный ток другого напряжения, переменного тока одной частоты в пе­ременный ток другой частоты. Все эти возможности вентильных устано­вок используют в той или иной степе­ни на электроподвижном составе. По­ка на электровозах переменного тока наиболее широко вентили применяют для преобразования переменного тока в постоянный (пульсирующий).

Из вентилей, соединенных в опре­деленной последовательности, собира­ют выпрямительную установку (вы­прямитель). Конструкция выпрямите­ля зависит от напряжения переменно­го тока, который нужно преобразовать в постоянный, тока нагрузки и схемы подключения выпрямителя к обмотке трансформатора.

Выпрямители могут быть соеди­нены с обмоткой трансформатора различными способами.

Далее электрическая энергия поступает на тяговые двигатели, где преобразуется в механическую энергию движения. И электровоз начинает движение.

Вывод: в результате проделанной работы изучили принцип работы силовой электрической схемы электровоза переменного тока, основные элементы силовой цепи, показали путь тока на заданной позиции.