59 Почему масса двигателя пишется в кгс? Как это понять?

Килограмм-сила (русское обозначение: кгс или кГ; международное: kgf или kg_F) — единица силы в систем единиц МКГСС, является одной из основных единиц этой системы. Равна силе, сообщающей телу массой один килограмм ускорение 9,80665 м/с² (нормальное ускорение свободного падения, принятое 3-й Генеральной конференцией по мерам и весам, 1901)^[1].

В настоящее время Международная организация законодательной метрологии (МОЗМ) относит килограмм-силу к тем единицам измерения, «которые должны быть изъяты из обращения как можно скорее там, где они используются в настоящее время, и которые не должны вводиться, если они не используются»^[2].

Килограмм-сила примерно равна силе, с которой тело массой один килограмм давит на весы на поверхности Земли (примерно, потому что вес немного зависит от широты, так как от неё зависит ускорение силы тяжести g ввиду не шарообразной формы Земли, которое имеет разное значение на полюсах и экваторе).

В ряде европейских государств для килограмм-силы до введения в 1960 г. Международной системы единиц (СИ) было официально принято название килопонд (обозначается kp). Сейчас в качестве единицы измерения силы применяется единица СИ Ньютон, а понд считается устаревшей единицей измерения (например, в Германии не применяется с 01.01.1978).^[3]

Килограмм-сила удобна тем, что её величина равна весу тела массой в 1 кг, поэтому человеку легко представить, например, что такое сила 5 кгс.

1 кгс = 9,80665 ньютонов (точно^[4]) ≈ 10 Н

1 Н ≈ 0,10197162 кгс ≈ 0,1 кгс

Реже применяются кратные единицы:

тонна-сила: 1 тс = 10³ кгс = 9806,65 Н

грамм-сила: 1 гс = 10⁻³ кгс = 9,80665·10⁻³ Н

Раньше килограмм-силу обозначали кГ (kG), в отличие от килограмм-массы — кг (kg); аналогично, грамм-силу обозначали Г (G), а грамм-массу — г (g), тонна-силу обозначали Т (T), а тонна-массу — т (t).

60 Силовая схема электровоза дсз, основные характеристики электрических аппаратов электровоза

Электрические схемы электровоза включают в себя:

- электрическую схему высоковольтных цепей 25 кВ;

- электрическую схему тяговых цепей;

- электрическую схему силовых цепей вспомогательного оборудования;

- электрическую схему цепей отопления пассажирского поезда;

- электрическую схему цепей управления;

- электрическую схему цепей заряда аккумуляторной батареи.

Электрическая схема высоковольтных цепей 25кВ (рис.6.1) включает оборудование на стороне первичной обмотки А0-Х0 тягового трансформатора TV1.

Для подключения к контактной сети электровоз оборудован двумя токоприемниками ХА1, ХА2. Последовательно с токоприемником ХА1 включен разъединитель-заземлитель QS1, а с токоприемником ХА2 - разъединитель-заземлитель QS2. Разъединители-заземлители снабжены дистанционно-управляемыми приводами. При нормальной работе токоприемник ХА1 (провод 501) ножом разъединителя QS1, а токоприемник ХА2 (провод 502) ножом разъединителя QS2 подключаются к дросселю L3 (провод 503). В случае повреждения токоприемника, постановки электровоза на отстой или перед выходом на крышу электровоза токоприемники ХА1 и ХА2 соответственно ножами разъединителей-заземлителей QS1 и QS2 подключаются к «земле». Дроссель L3 предназначен для подавления помех, возникающих при коммутационных процессах в схеме электровоза. К дросселю L3 (провод 504)подключается измерительный трансформатор напряжения TV2 с одной первичной обмоткой (:А - :N) и двумя вторичными обмотками (:1а - :1n) и (:2а -:2n). К обмотке (:1а - :1n) (провода 701 и 704) через автоматический выключатель SF7 подключаются показывающие вольтметры PV5 (кабина 1) и PV6 (кабина 2) для индикации напряжения в контактной сети, а также цепи контроля напряжения UКСв тяговых преобразователях UZ1, UZ2 и преобразователях для питания вспомогательного электрооборудования UZ3, UZ4. К обмотке (:2а - :2n) (провода 705 и 708) через автоматический выключатель SF8 (провода 706 и 707) ивыпрямительный мост (диоды VD1…VD4) подключаются (провода К401(+) и К404(-) катушка вентиля защиты YA3“Д” через добавочный резистор R3 и катушка реле KV1 через добавочный резистор R1 и R2, шунтируемый нормально-замкнутой блокировкой реле KV1. К проводам 706 и 707 подключаются цепи напряжения счетчиков электроэнергии PI1 (потребление/рекуперация) и PI2 (отопление поезда).К дросселю подавления помех L3 (провод 504) подключен главный выключатель QF1. После главного выключателя к проводу 505 подключены ограничитель перенапряжений в контактной сети FV1, заземлитель высоковольтного ввода главного трансформатора QS3 и проходной изолятор ХН1. Второй вывод (провод 506) проходного изолятора ХН1 силовым экранированным кабелем подключается к выводу АО главного трансформатора 133TV1. Кабель 506 проходит через вторичную обмотку измерительного трансформатора тока ТА1, который контролирует величину тока на входе в первичную обмотку главного трансформатора TV1. С выхода трансформатора TА1 (:s1-:s2) ток, пропорциональный величине измеряемого тока, подается в центральные устройства управления ZSG1 и ZSG2 (провода 711 и 713), размещенные соответственно в тяговых преобразователях UZ1 и UZ2. Вывод Х0 первичной обмотки главного трансформатора проводом 507, проходящим через вторичные обмотки измерительных трансформаторов тока ТА2 и ТА3, проводом 520 через токосъемные устройства Х1…Х8 на колесных парах соединяется с рельсами. Трансформатор ТА2 (выводы :s1-:s2) проводами 715 и 717 подключается к центральным устройствам управления ZSG1 и ZSG2 и вместе с трансформатором тока ТА1 образует так называемую дифференциальную защиту главного трансформатора TV1. Трансформатор тока ТА3 измеряет ток, протекающий через первичную обмотку трансформатора TV1 и ток с выводов ТА3 проводами 727 и 729 подключается к токовой цепи счетчика электроэнергии PI1.

Электрическая схема тяговых цепей (рис.6.1, 6.2) включает тяговые обмотки трансформатора TV1, тяговые преобразователи и тяговые двигатели. Тяговые двигатели электровоза питаются трехфазным напряжением с регулируемой частотой и амплитудой. Преобразование однофазного тока контактной сети в регулируемое по частоте и амплитуде трехфазное напряжение осуществляется с помощью главного (тягового) трансформатора TV1, имеющего четыре тяговых обмотки а1-х1, а2-х2, а3-х3, а4-х4 (рис. 6.1), и двух преобразователей тока UZ1 и UZ2 (рис. 6.2). Преобразователь тока UZ1 предназначен для питания тяговых двигателей М1 и М2 первой тележки, а UZ2 –для питания тяговых двигателей М3 и М4 второй тележки. Преобразователь тока UZ1 подключается к тяговым обмоткам а1–х1 (провода 531 и 532) и а2–х2 (провода 533 и 534). Тяговый двигатель М1 подключается к выходным зажимам 1U1, 1V1, 1W1 преобразователя тока UZ1. Тяговый двигатель М2 подключается к выходным зажимам 2U1, 2V1, 2W1 преобразователя тока UZ1. Поскольку тяговые двигатели в тележке установлены зеркально по отношению друг к другу, на тяговом двигателе М1 вывод V подключается к зажиму 1W1, а вывод W – к зажиму 1V1, чтобы колесные пары вращались в одном и том же направлении.Преобразователь тока UZ2 подключается к тяговым обмоткам а3-х3 (провода 535 и 536) и а4-х4 (провода 537 и 538). Тяговый двигатель М3 подключается к зажимам 2U1, 2V1, 2W1 преобразователя тока UZ2. Вывод V тягового двигателя М3 подключается к зажиму 2W1, а вывод W тягового двигателя М3 подключается к зажиму 2V1. Тяговый двигатель М4 подключается к зажимам 1U1, 1V1, 1W1 преобразователя тока UZ2. Вывод U тягового двигателя М4 подключается к зажиму 1U1 преобразователя, вывод V – к зажиму 1V1, вывод W – к зажиму 1W1.К преобразователю тока UZ1 (зажимы :SK1 и :SK2) подключен дроссель L1 (провод 541 – зажим :Sk1 и провод 543 – зажим :Sk2), к преобразователю тока UZ2 (зажимы :SK1 и :SK2) подключен дроссель L2 (провод 542 – зажим Sk3 и провод 544 – зажим Sk4). Дроссели L1 и L2 являются элементами отсасывающих 134резонансных контуров соответственно преобразователей тока UZ1 и UZ2. Дроссели L1 и L2 размещаются в баке тягового трансформатора TV1.Амплитуда и частота напряжения, подаваемого на тяговые двигатели, регулируется индивидуально для каждого тягового двигателя с помощью систем регулирования электропривода (ASG), встроенных в каждый преобразователь тока UZ1 и UZ2.

Силовой схемой предусмотрено два режима регулирования скорости электровоза. Первый режим – режим управления с заданием величины силы тяги. В этом случае входная часть каждого из тяговых преобразователей UZ1 и UZ2 (четырехквадрантные выпрямители) работает в выпрямительном режиме, а выходная часть (автономные инверторы напряжения) работает в инверторном режиме, регулируя частоту и амплитуду напряжения на статорных обмотках тяговых двигателей. В каждый тяговый преобразователь встроена система управления тяговым приводом (в UZ1 – система ASG1, в UZ2 - система ASG2), которая обеспечивает автоматическое поддержание значения силы тяги, заданного машинистом с помощью рукоятки 2 контроллера машиниста А17 или А18. Второй режим – режим управления скоростью с заданием величины скорости. В этом случае система управления тяговым приводом (ASG1 и ASG2) обеспечивает автоматическое поддержание значения скорости, заданного машинистом с помощью рукоятки 3 контроллера машиниста А17 или А18. Для работы в этом режиме предварительно с помощью дисплея на пульте в кабине машиниста необходимо задать желаемое ускорение. В зависимости от изменения условий движения электровоз автоматически может переходить от режима тяги к режиму торможения и обратно. 136

Схемой электровоза предусматривается работа электровоза в режиме с заданием величины тормозной силы с помощью рукоятки 2 контроллера машиниста А17 или А18. В этом случае система управления тяговым приводом (ASG1 и ASG2) автоматически поддерживает заданное значение тормозной с илы. Эффективное торможение возможно при скоростях движения более V=5,0км/ч.Рекуперативное торможение автоматически может возникать при работе в режиме стабилизации скорости движения (автоматический режим). В режиме рекуперативного торможения тяговые двигатели работают в генераторном режиме за счет того, что инвертор, работающий в данном случае как управляемый выпрямитель, создает в статоре двигателя магнитное поле, синхронная частота вращения которого меньше частоты вращения ротора. Скольжение ротора получается отрицательным и тяговый двигатель работает как асинхронный генератор. Входной четырехквадрантный выпрямитель при этом переводится в режим работы инвертора ведомого сетью.Регулирование силы тяги и силы торможения производится плавно. Темп изменения силы тяги/торможения по абсолютной величине не превышает 50кН/с.

Токоприемник Л-38 УД предназначен для осуществления подвижного электрического соединения между контактным проводом и электрическими цепями электровоза.

Основные параметры

Ток номинальный, А

а) в движении 500

б) при стоянке для расчетного режима:

- -летнего 50

- зимнего 80

- Статическое нажатие па контактный провод. Н (кгс)

а) при подъеме полоза (активное), не менее 75 (7,5)

б) при опускании полоза (пассивное), не более 100 (10)

Высота подъема от сложенного положения, мм

- максимальная, не менее 2100

- максимальная рабочая, не менее 1900

- минимальная рабочая, не более 400

- Длина в сложенном положении, мм 2715

- Ширина по концам рога, мм 2260

- Время подъема токоприемника от сложенного

положения до максимальной рабочей высоты, с 7 - 10

Время опускания токоприемника от максимальной

рабочей высоты до сложенного положения, с 3,5 - 6

Давление сжатого воздуха в цилиндре, МПа (кгс/см²)

- номинальное 0.6 (6)

- минимальное 0,42 (4,2)

- Скорость максимальная, км/ч 160

- Масса (без изоляторов), кг 300

Главный выключатель переменного тока типа ВVAC. N99.2 (Secheron)

предназначен для подключения высоковольтных цепей электровоза к токоприемнику, а также для автоматического отключения при перегрузке или коротких замыканиях.

Основные параметры

Номинальное напряжение. кВ 25

Номинальный ток, А 450

Номинальная частота, Гц от 50 до 60

Коэффициент мощности 0,8

Мощность короткого замыкания, МВА 600

Разрываемый ток короткого замыкания, кА 20

Пропускная способность при коротком замыкании, кА 40

Время размыкания, мс от 25 до 60

Напряжение цепей управления номинальное, В 1 10

Номинальное давление воздуха, МПа 0,6

Масса, кг 135

Переключающий разъединитель ВТ 25.04 применяется в качестве заземляющего выключателя и предназначен для подключения (соединения) токопровода от токоприемника к высоковольтным цепям электровоза

Технические данные

Напряжение номинальное, В 25000

Номинальный ток, А 400

Напряжение цепей управления, номинальное, В • 110

Давление воздуха, номинальное, МПа 0,6

Минимальное давление воздуха, МПа 0,42

Блок-контакты

Номинальное напряжение, В 110

Максимальный разрывной ток, А 16

Масса, кг 66

Контактор отопления поезда SЕС 40.10 предназначен для подачи напряжения для отоплени я вагонов пассажирского поезда.

Основные параметры

Номинальный ток, А 1000

Номинальное напряжение, В 4000

Номинальное напряжение цепей управления, В 110

Масса, кг 20,5

Контакторы типа 3ТВ50 предназначены для коммутации двигателей вспомогательных машин.

Основные параметры

Номинальный ток, А 110

Поминальное напряжение. В 400

Масса, кг 4,2

Контакторы типа 3RT10 предназначены для коммутации двигателей вспомогательных машин. Данные контактора имеют три типоразмера

Основные параметры контактора 3RТ1017

Номинальный ток, А 12

Номинальное напряженно, В 400

Типоразмер S00

Масса, кг 0,26

Основные параметры контактора 3RТ1026;

Номинальный ток, А 25

Номинальное напряжение, В 400

Типоразмер S0

Масса, кг 0,56

Основные параметры контактора 3RТ1035

Поминальный ток, А 40

Поминальное напряжение, В 400

Типоразмер S2

Масса, кг 1,5

53

Основные параметры контактора 3RТ1036

Номинальный ток, А 50

Номинальное напряжение. В 400

Типоразмер S2

Масса, кг 1,5

Контакторы 3RH11 предназначены для коммутации цепей управления токоприемником и для размножения сигналов.

Основные параметры

Номинальное напряжение питания

катушки контактора, В 110

Диапазон напряжения цепи управления, В от 77 до 137,5

Мощность включения, Вт 11

Мощность удержания, Вт 4

Расчетный рабочий ток контактора, А 6

Ток блок-контактов А 6

Масса с навешенными блок-контактами, кг 0,305

Силовые выключатели 3RV1 предназначены для включения и коммутации трехфазных двигателей мощностью до 45 кВт.

Основные параметры 3RV1 - S 0

Максимальный расчетный ток, А 25

Напряжение, В 400

Масса, кг 0,32

Основные параметры 3RV1 - S3

Максимальный расчетный ток, А 100

Напряжение, В 400

Масса, кг 2,1

Автоматические выключатели 5SX5, 5SР4 предназначены для зашиты электрических цепей от перегрузки и короткого замыкания.

Аккумуляторная батарея предназначена для питания цепейуправления и освещения электровоза при неработающих вспомогательных преобразователях напряжения.

Основные параметры аккумулятора

Номинальная емкость. А ч 100

Номинальное напряжение, В 1,25

Номинальный ток заряда, А 20

Время заряда, ч 5

Номинальный ток разряда (5ч), А 20

Основные параметры батареи

Номинальная емкость А ч 100

Номинальное напряжение, В 110

Количество электролита, л 75,6

Масса с ящиками, кг 446

Зарядное устройство служит для заряда аккумуляторной батареи электровоза по отдельной цепи, а также для питания потребителей постоянного тока бортовой сети стабилизированным напряжением 110В и дисплея. Зарядное устройство питается от отдельной обмотки главного трансформатора.

Основные параметры

Номинальное входное напряжение В 240

Частота питающей сети, Гц 50

Число фаз 1

Напряжение зарядной части, В от 77 до 137,5

Стабилизированный ток заряда АБ,А 17,2±5%

Напряжение на выходных клеммах

стабилизатора, В, не более 110 ± 5%

Выходной ток стабилизатора, не более. А 110 ± 5%

Максимальная выходная мощность, кВт 15,2

Охлаждение воздушное

Масса, кг 68

Электромагнитные вентили ЭВ-58-03 предназначены для дистанционного управления работой пневматических приводов.

Основные параметры

Напряжение номинальное, В 110

Ток номинальный, А 0,1

Минимальный ток срабатывания, А 0,05

Сопротивление катушки при +20°С, Ом 810

Рабочее давление сжатого воздуха, МПа 0,35-0,675

Ход клапанной системы, мм 0,5

Зазор под якорем, мм 1,0 ± 0,1

Сечение клапанной системы, мм

2

:

на впуск 5,5

на выпуск 10,5

Масса, кг 1,24

Электромагнитный вентиль ЭВТ-54-02 предназначен для дистанционного управления пневмоприводом токоприемника и обеспечения регулирования установленного времени его подъема и времени опускания.

Основные параметры

Напряжение номинальное, В 110

Ток номинальный, А 0,1

Ток срабатывания минимальный, А 0,07

Сопротивление катушки при +20°С, Ом 810

Давление сжатого воздуха,

номинальное, МПа (кгс/см

2

) 0,6 (6,0)

Ход "А" клапанной системы, мм 0,75

Рабочий зазор "В" под якорем, мм 1,8

Сечение клапанной системы, мм

2

:

- на впуск 8,8

- на выпуск при открытом дроссельном

клапане 42

- на выпуск при закрытом дроссельном

клапане 1,5

Масса, кг 2,1

Вентиль защиты ВЗ-57-04 предназначен для обеспечения безопасности обслуживания электровоза и исключает возможность подъема токоприемников при разблокированных дверях высоковольтных помещений.

Основные параметры

Номинальное давление сжатого воздуха, МПа 0,5

Условно-пропускное сечение, мм

2

5

Номинальное напряжение вентилей, В 110

Номинальный ток вентилей, А 0,1

Минимальный ток срабатывания вентилей, А 0,07

Сопротивление катушки вентилей, Ом 810

Величина испытательного напряжения, В 3250

Ход клапанной системы, мм 0,5±0,1

Зазор под якорем, мм

ЭВ-58-02 1,5±0,1

ЭВ-58-03 1,0±0,1

Масса, кг 3,6

Защелка электромагнитная ЗЭ-26Д предназначена для блокировки люка выхода на крышу электровоза.

Основные параметры

Напряжение номинальное, В 24

Максимальное напряжение при включении

катушки, В 121

Длительность подачи максимального

Напряжения, с, не более 3

Сопротивление катушки, Ом 38,2

Начальное усилие притяжения якоря при

напряжении 77В, Н, не менее 29,4

Ход якоря, мм 6±0,5

Контакт вспомогательной цепи:

- ток номинальный при постоянной

времени 0,05с, А 2,3

- зазор, мм 3,6±0,5

- провал, мм 2,6±0,5

Установка мотор-компрессора служит для обеспечения сжатым воздухом тормозной системы, электропневматической аппаратуры и пескоподачи электровоза. На электровозе расположено две установки мотор-компрессора.Установка мотор-компрессора состоит из электродвигателя 1 типа А160М6Э02 и компрессора 2 типа ПК-3,5, собранных на общей раме 3. Передача вращения от электродвигателя 1 к компрессору 2 осуществляется с пом ощью упругой втулочно-пальцевой муфты типа МУВП, закрытой кожухом 4.

Мотор-вентилятор ЦВВ 11-30 №7,6 служит для охлаждения тяговых двигателей электровоза. Мотор-вентилятор состоит из приводного асинхронного двигателя 1 типа А160М4ЭО2, рабочего колеса 2 кожуха центробежного вентилятора-воздухоочистителя 3.

Охлаждающая башня на электровозе предназначена для охлаждения жидкости тягового преобразователя и масла тягового трансформатора. Конструктивно охлаждающая башня представляет собой шкаф прямоугольной формы, в нижней части которого расположены наклонно радиаторы охлаждения жидкости преобразователей и масла трансформатора. В верхней части вертикально установлен осевой вентилятор с приводным электродвигателем, расширительный бак для трансформаторного масла с указателем уровня, центробежный насос охлаждающей жидкости, реле Бухгольца для обнаружения газа в контуре охлаждения трансформатора и фильтр-влагопоглотитель. Отдельно над охлаждающей башней в кузове электровоза установлены расширительный бак охлаждающей жидкости.

Основные параметры

Охладитель трансформаторного масла

тепловая мощность, кВт 95

расход масла через радиаторы, м

3

/ч 45

температура масла на входе в радиаторы, °С 89

температура масла на выходе из радиаторов, °С 85

Охладитель жидкости тягового преобразователя

тепловая мощность, кВт 75

расход жидкости через радиаторы, м

3

/ч 13,8

температура жидкости на входе в радиаторы, °С 70

температура жидкости на выходе из радиаторов, °С 58

Тяговый трансформатор типа ОНДЦЭД-6316/25 предназначен для преобразования напряжения контактной сети в напряжение питания тяговых преобразователей, отопления вагонов и собственных нужд электровоза.

Тяговый преобразователь предназначен для питания тяговых двигателей электровоза регулируемым по амплитуде и частоте трехфазным напряжением переменного тока.

Технические характеристики тягового преобразователя:

- номинальное входное напряжение, В, 1АС 2х1300

- диапазон входного напряжения, В 988…1508

- частота входного напряжения, Гц 50

- частота коммутации IGBT в 4QS, Гц 350

- ток на входе:

- режим тяги, макс, А 2х1040

- режим торможения, макс, А 2х865

- номинальный диапазон выходного напряжения,

режим тяги, В, 3 АС

0…1850

- номинальный диапазон выходного напряжения,

режим торможения, В, 3 АС

0…2050

- номинальный выходной ток, режим тяги, А, 3 АС 507

- частота на выходе, движение/торможение, Гц 0…150 / 150

- напряжение промежуточного контура, режим

тяги, В

2300…2400

- напряжение промежуточного контура, режим

торможения, В

2500

- емкость промежуточного контура, мФ 8,28±1,5

- емкость отсасывающего контура, (диапазон

уставки), мФ

7,407

-10%

- напряжение защитного модуля срабатывания, В 3450±70

- управляющее напряжение, В 77…137,5

Преобразователи вспомогательного оборудования (HBU) служат для формирования трехфазного напряжения бортовой сети.В электровозе предусматриваются два шкафа HBU, каждый из которых содержит в свою очередь два независимых друг от друга канала; таким обр азом, на электровозе имеются в общей сложности четыре канала HBU, то есть четыре независимых друг от друга выхода трехфазного тока.

Основные электрические параметры HBU

Номинальное входное напряжение, В 256 .. 391 (1АС)

Частота входного напряжения, Гц 49 .. 51

Выходное напряжение, В 0…380 (3АС)

Частота выходного напряжения, Гц 2…50 (U

вых

/f=const)

Крутизна нарастания выходного напряжения

(dU/dt), не более, В/мкс

500

Длительный выходной ток, А 105

Максимальный выходной ток (20 с), А 160

Номинальная мощность одного канала, кВА 69

Коэффициент полезного действия, не менее 0,9

Коэффициент мощности, не менее 0,9

Управляющее напряжение, В 77 .. 137,5 (DC)

Педаль безопасности предназначена для замыкания электрических цепей электроклапанов и управления звуковым сигналом.

Основные параметры

Напряжение номинальное, В 50

Ток номинальный, А 5

Давление контактов, Н (кгс) от 1,96 до 3,4 (от 0,2 до 0,35)

Провал контактов, мм 3

Масса, кг 1,88

Переключатель отопления поезда ПК-57Д предназначен для блокирования включения отопления поезда.

Основные параметры

Напряжение на контактах номинальное, В 110

Ток контактов номинальный, А 2

Масса, кг 4,0