К электрическому подвижному составу (ЭПС) относятся электровозы и электропоезда. В зависимости от рода применяемого тока различают ЭПС постоянного, переменного тока и двойного питания (двухсистемный).
Подвижные единицы ЭПС включают в себя механическую часть, электрическое и пневматическое оборудование. К механической части относятся кузов, экипажная часть (тележки с колесными парами, буксовыми узлами, рессорным подвешиванием и тормозной рычажной передачей), ударно-тяговые приборы. Электрическое оборудование включает в себя тяговые электродвигатели (ТЭД), тяговые трансформаторы и преобразователи тока (только на ЭПС переменного тока и двойного питания), аппараты управления и защиты (высоковольтные и низковольтные), крышевое электрическое оборудование, вспомогательные электрические машины (мотор-вентиляторы, мотор-компрессоры, генераторы тока управления, калориферы и пр.). Пневматическое оборудование включает в себя приборы питания сжатым воздухом, приборы управления тормозами и приборы торможения.
Кузов электровоза служит для размещения в нем кабин управления, электрического и пневматического оборудования. Каркас кузова выполняют из металла, его наружная обшивка состоит из стальных листов. У односекционных электровозов кабины управления находятся в обоих концах кузова, у двухсекционных – на одном конце каждой секции. В кабинах устанавливаются аппараты управления тяговым режимом (контроллеры), приборы управления вспомогательным оборудованием, контрольно-измерительные приборы и приборы управления тормозами. В средней части кузова располагается высоковольтная камера (ВВК) с электрической аппаратурой силовых цепей. Вспомогательные машины располагаются с обеих сторон ВВК – у односекционных электровозов, либо в задней части кузова – у двухсекционных. На крыше электровоза располагаются токоприемники, дроссели радиопомех, высоковольтные разрядники, токоведущие шины, а также главные резервуары. На крыше моторвагонных поездов размещаются также пуско-тормозные сопротивления. По обоим концам кузова на буферных брусах устанавливаются автосцепные устройства.
|
|
Тележки электровозов имеют раму (обычно сварной конструкции), имеющую шкворневое соединение с рамой кузова. Рама воспринимает вертикальную нагрузку от кузова и передает ее на колесные пары через рессорное подвешивание. Рама тележки локомотива передает значительные тяговые усилия, поэтому должна обладать высокой прочностью и надежностью.
Колесные пары локомотивов формируются из отдельных элементов: оси, двух колесных центров со съемными бандажами, зубчатых колес тяговой передачи. Оси колесных пар заканчиваются шейками, на которые опираются буксы с роликовыми подшипниками. Зубчатые колеса входят в зацепление с шестернями зубчатой передачи. На современных электровозах применяют индивидуальный привод, при котором каждая колесная пара приводится во вращение своим тяговым электродвигателем, связанным с ней через зубчатую передачу.
В качестве тяговых электродвигателей наиболее широко применяются электродвигатели постоянного тока с последовательным возбуждением. Такие электродвигатели обладают хорошими тяговыми характеристиками и рассчитаны на номинальное напряжение 1500 В. Скорость движения электровоза и его тяговая мощность регулируются изменением напряжения, подаваемого на ТЭДы. На ЭПС постоянного тока напряжение изменяется включением последовательно с тяговыми электродвигателями пусковых резисторов, а так же изменением способа подключения групп ТЭДов к контактной сети (последовательное, последовательно-параллельное, параллельное). На ЭПС переменного тока управление электродвигателями производится изменением напряжения, снятого с обмоток тягового трансформатора. Такое управление является более гибким и эффективным, а электрические цепи электровозов – более простыми и надежными. Все переключения в силовых цепях тяговых электродвигателей производятся с помощью специальных электрических аппаратов – контакторов.
|
|
Основным недостатком электродвигателей постоянного тока является сложность их конструкции и низкая надежность, обусловленная необходимостью применения щеточно-коллекторного узла. В связи с этим в настоящее время ведутся работы по использованию на тяговом подвижном составе асинхронных тяговых электродвигателей переменного тока, имеющих простую конструкцию и высокую надежность. Основным фактором, сдерживающими широкое внедрение таких электродвигателей в качестве тяговых, является необходимость разработки сложных систем частотно-импульсного регулирования с использованием управляемых полупроводниковых вентилей – тиристоров.
Для соединения силовой цепи электровоза с контактной сетью используются токоприемники. Электровозы имеют по два и более токоприемников. Токоприемники на электровозах постоянного тока имеют более тяжелую конструкцию, так как обеспечивают пропускание тяговых токов больших значений. В обычных условиях на электровозе поднят один токоприемник. При трогании с места, при разгоне тяжелого поезда и в условиях обледенения контактного провода на электровозе поднимаются все токоприемники. Для защиты силовых цепей электровоза от перегрузок и короткого замыкания применяются аппараты защиты: быстродействующие выключатели, дифференциальные реле, тепловые реле перегрузки и т.д.
|
|
К электрическим вспомогательным машинам относятся мотор-компрессоры, мотор-вентиляторы с генераторами тока управления, мотор-преобразователи и другие. Эти машины получают питание от высоковольтной сети через собственные аппараты управления и защиты. Генераторы тока управления обеспечивают функционирование низковольтного электрооборудования и приводятся во вращение двигателями мотор-вентиляторов (на ЭПС постоянного тока), либо собственными электродвигателями. При неработающих генераторах тока управления низковольтное электрооборудование получает питание от аккумуляторных батарей. Зарядка аккумуляторных батарей производится от работающих генераторов тока управления.