ВКР (1230781), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Рисунок 2.1 – Электровоз 2ЭС5К «ЕРМАК»
Восемь колесных пар "Ермака" в основной комплектации объединены в четыре тележки. Отсюда и осевая формула, секции – 2о-2о, локомотива в целом – 2о-2о+2о-2о. Тележки между собой не соединяются тягой, что символизирует дефис "-". Знак "+" показывает, что секции сцеплены. Нижний "нолик" указывает на тип подвески тяговых двигателей – опорно-осевая. В ней каждая колёсная пара вращается собственным тяговым электродвигателем. В данном случае – с подшипниками скольжения, сделанными из нового композитного материала бронзографита, вместо применявшегося ранее баббита. Используется и более краткое обозначение осевой формулы такого локомотива: 2(2о-2о). Рама каждой секции опирается на тележки через пружинно-гидравлические амортизаторы. Подрессоривание колёсных пар тележек осуществляется с помощью аналогичных пружинно-гидравлических амортизаторов. Тележки поворачиваются вокруг вертикальных шкворней.
На 2ЭС5К впервые применили усовершенствованный тяговый электродвигатель постоянного тока НБ–514Б, вместо НБ–514, ранее используемого на ВЛ-85. В новом моторе улучшена изоляция и конструкция катушек дополнительных полюсов статора. Питающее напряжение от контактной сети поступает через несимметричный пантограф новой конструкции, представляющую собой складывающуюся букву "Г". Он лучше применявшегося ранее симметричного тем, что подпружиненная часть легче, поэтому токоприёмник во время движения быстрее перемещается по вертикали вслед за контактным проводом, что уменьшает искрение и связанные с ним потери мощности, а также радиопомехи [2].
На электровозе применён специально спроектированный тяговый трансформатор ОНЦЦЭ–4350/2 с меньшим рассеянием электромагнитного поля, приводящим к дополнительным потерям мощности. В то же время используются применяемые ранее на электровозах переменного тока выпрямительно-инверторные преобразователи типа ВИП 4000М. Они обеспечивают преобразование однофазного переменного тока в постоянный и плавное регулирование напряжения, подаваемого на тяговые электродвигатели. С помощью ВИП 4000М при электрическом торможении имеется возможность рекуперации, т.е. возврата вырабатываемой электромоторами тележек электроэнергии в контактную сеть.
Поскольку на электровозе 2ЭС5К установлены тяговые электродвигатели постоянного тока, то при электроторможении и включении электродвигателей в режим генераторов они вырабатывают постоянное напряжения, которое с помощью ВИП 4000М и управляющего микропроцессора преобразуется в переменное напряжение частотой 50 Гц. Фазу вырабатываемого переменного напряжения микропроцессор согласует с фазой напряжения на контактном проводе, благодаря чему вырабатываемая в тяговых электродвигателях электроэнергия возвращается в контактную сеть. При этом происходит торможение всего состава только двигателями электровоза, что снижает износ тормозных колодок у всех вагонов состава. Тормозное усилие в локомотиве 2ЭС5К больше, чем в ВЛ80С на 6–12 %, а средняя потребляемая мощность меньше на 15–18 %.
Все агрегаты нового локомотива соединены таким образом, что управлять "Ермаком" можно из кабины любой секции, причём, как вручную, так и автоматически. При этом обеспечиваются различные режимы ведения поезда, а также диагностика параметров движения и работы всего оборудования электровоза. Система автоматического торможения поезда повышает безопасность движения и облегчает управление локомотивом [2].
"Ермак" может работать по системе многих единиц, т.е. в сцепке с другим локомотивом, а также с одной дополнительной секцией (бустером). В первом случае он из 8-осной машины 2ЭС5К превращается в 16-осную, а во втором - в 12-осную. Примерно в той же пропорции возрастает и тяговое усилие электровоза, и его провозная способность. Промежуточная секция – бустер – с обеих сторон оснащена меж секционными переходами, что позволяет переходить из одной кабины в другую, в отличие от трехсекционных ВЛ11 и ВЛ80с.
Большое внимание разработчики уделили комфорту работы локомотивной бригады, оснастив электровоз кондиционером, холодильником и сантехническим оборудованием. В кабине с помощью системы микроклимата поддерживается постоянная температура. По стенам и полу кабины разместили нагревательные панели общей мощностью 7 кВт [2].
Для магистрального электровоза 2ЭС5К впервые в отечественной практике спроектировали кабину из стеклопластика с несущим металлическим каркасом, своеобразным поясом безопасности для локомотивной бригады. Чтобы снизить лобовое сопротивление, применили обтекатель кабины, придав локомотиву современный вид. Увеличили площадь остекления кабины, улучшая комфорт, установили стеклоочистители пантографного типа с электроприводом, боковые стёкла оборудовали стеклоподъёмниками.
В Российской Федерации общая длина железнодорожных путей достигает 85,5 тыс. км, 42,3 тыс. км электрифицированы, 22,5 тыс. км – на переменном токе. К настоящему времени полностью электрифицирована самая протяжённая в мире железная дорога - Транссиб, проходящая от Владивостока до Калининграда. Её протяжённость от Москвы до Владивостока 9288 км, причём, восточнее Урала большая часть магистрали электрифицирована на переменном токе. В этой части страны требуется как можно быстрее обновить магистральный электровозный парк, чтобы повысить эффективность работы Транссиба. Вот почему на НЭВЗе сначала решили спроектировать новый электровоз именно переменного тока. Поскольку первые локомотивы этой серии предполагается вводить в эксплуатацию на просторах Сибири, то в память о знаменитом донском казаке, народном герое, легендарном Ермаке его именем назвали новый электровоз переменного тока.
2.1 Особенности конструкции 2ЭС5К
Электровоз состоит из двух секций, Каждая секция электровоза имеет головную кабину управления и комплект оборудования, обеспечивающий работу одного электровоза.
Ходовая часть выполнена с опорно-осевым подвешиванием тяговых электродвигателей с моторно-осевыми подшипниками скольжения из нового композиционного материала.
В кузовной ступени подвешивания применена модернизированная конструкция люлечного подвешивания.
Электрическая схема обеспечивает плавное четырехзонное регулирование напряжения тяговых электродвигателей и работу электровоза в режиме тяги и электрического (рекуперативного) торможения с управлением из любой кабины управления головной или хвостовой секции.
Усовершенствованные тяговые электродвигатели НБ–154Б.
Новый тяговый трансформатор ОНД4Э–4350/25 с уменьшенными потерями мощности [2].
Микропроцессорная система управления, обеспечивающая: ручное и автоматическое управление движением; режимы автоведения поезда; диагностику параметров движения и работы оборудования электровоза.
Новая кабина управления с улучшенными условиями труда локомотивной бригады. Экологически безопасные термоэлектрические кондиционеры холодопроизводительностью 4кВт.Усовершенствованная система вентиляции позволила в два раза сократить количество вентиляторов и затраты мощности на охлаждения тягового оборудования. Применена система регулирования производительности вентиляторов в зависимости от нагрузки оборудования и окружающей температуры.
Электровоз оборудован холодильником сантехническими оборудованиями (умывальник, туалет).
Характеристика электровоза 2ЭС5К указана в таблице 2.1.
Таблица 2.1 – Техническая характеристика электровоза 2ЭС5К
| Общие данные | |
| Род тока | однофазный 25 кВ |
| Род службы | грузовой |
| Осевая формула | 2(2-2) |
| Масса с 2/3 запаса песка (т) | 192 |
| Нагрузка на ось (т) | 24 |
| Максимальная скорость в эксплуатации (км/ч) | 110 |
| Длительный режим | |
| Сила тяги (кгс) | 43100 |
| Скорость (км/ч) | 51 |
| Касательная мощность (л.с.) | 8130 |
| Мощность на валах ТЭД (кВт) | 6120 |
| КПД | 0,85 |
| Часовой режим | |
| Сила тяги (кгс) | 47300 |
| Скорость (км/ч) | 49,9 |
| Касательная мощность (л.с.) | 8730 |
| Мощность на валах ТЭД (кВт) | 6560 |
| Конструкция | |
| Унификация | 2ЭС4К – механическая часть |
| Электрический тормоз | рекуперативный |
| Максимальная тормозная сила (кгс) | 45900 |
| Трансформатор | ОНДЦЭ-4350/25 |
| Работа по СМЕ | да |
| Длина по осям автосцепок (мм) | 35004 |
| Ходовая часть | |
| Тяговые электродвигатели | НБ-514Б |
| Тип ТЭД | коллекторные |
| Подвешивание ТЭД | опорно-осевое |
| Привод движущих колёсных пар | индивидуальный |
Тяговой характеристикой локомотива называют графическую зависимость касательной силы тяги от установившейся скорости движения при различных режимах работы тяговых машин (двигателей и генераторов) в пределах ограничений по надежности, устойчивости и безопасности движения.
Для набора скорости в локомотивах со ступенчатым регулированием напряжения, подаваемого на ТЭД, машинист постепенно переводит рукоятку контроллера (выполняет переходы с одной позиции на другую). При этом момент перевода рукоятки в новую позицию машинист выбирает таким образом, чтобы не допустить значительного скачка тока и силы тяги, а также превышения некоторой предельной величины Fк.max. Благодаря индуктивности ТЭД скачки эти сглаживаются, а скорость движения успевает измениться, что находит свое отражение в наклоне линий переходов. Превышение величины Fк.max может привести к нежелательным последствиям в работе тяговых машин или боксованию. Для удобства (упрощения) выполнения тяговых расчетов в 1 – 3 зонах берут не фактические значения силы тяги, а значения по некоторой усредненной ограничивающей (фиктивной) линии, которая на рисунке отображена зеленым цветом [2].
В тоже время в наиболее развитых программах тяговых расчетов для моделирования движения в режиме регулировочной тяги используются характеристики ходовых позиций, лежащих ниже этой ограничивающей линии.
Условно тяговую характеристику можно поделить на четыре зоны:
1 зона – для всех локомотивов сила тяги не должна превышать предельного значения, установленного по прочности автосцепок. Для предупреждения разрыва поездов наибольшая суммарная сила тяги локомотивов, находящихся в голове поезда, при трогании поезда с места определяется исходя из максимально допустимого продольного усилия на автосцепке, равного 950 кН, а наибольшая суммарная сила тяги при разгоне и движении по труднейшему подъему, определяется исходя из максимально допустимого продольного усилия на автосцепке, равного 1300 кН.
Для ЭПС с коллекторными ТЭД ток двигателя Iд (якоря Iя) не должен превышать некоторого наибольшего допустимого значения Iдп.max. При превышении тока Iдп.max возможно искрение и образование кругового огня на коллекторе ТЭД (нарушение нормальной коммутации). В целях недопущения этого, при переходе с одной позиции на другую на ТЭД подают ток, который меняется скачкообразно от минимального Iдп.min (кроме маневровых позиций) до максимального Iдп.max значения. Для упрощения выполнения тяговых расчетов на тяговых характеристиках ЭПС показывают силу тяги для средне допустимого пускового тока электродвигателя Iдп. В ПТР данное ограничение именуют «по току» или «ограничение по току»;
2 зона – практически для всех видов подвижного состава сила тяги ограничивается условиями сцепления колес с рельсами. На тяговой характеристике данное ограничение соответствует расчетному коэффициенту сцепления к (в ПТР - «ограничение по сцеплению»);
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
