Освещение. В пассажирских вагонах используют следующие виды освещения
В пассажирских вагонах используют следующие виды освещения.
Люминесцентное освещение – используются лампы дневного света мощностью 20 или 40 Вт. Они могут работать от машинных или статических преобразователей. При установке в вагоне статических преобразователей отключать люминесцентное освещение на стоянках не требуется.
Лампы накаливания – применяют на стоянках и в ночное время, а также в качестве аварийного освещения. Все лампы должны иметь мощность 25 Вт. В хвостовых сигнальных фонарях устанавливают лампы мощностью 40 Вт. Для ночного освещения используют лампы с затемненной колбой мощностью не более 15 Вт.
Софиты – индивидуальные светильники, закрепленные на наружной стене купейного вагона. Могут встречаться в новых плацкартных вагонах. В них устанавливаются лампы накаливания мощностью не более 15 Вт или энергосберегающие лампы.
В зависимости от конструкции вагона освещение можно включать по купейной и (или) коридорной стороне, сделать его ярче или темнее, использовать освещение лампами накаливания или люминесцентное.
В конце каждого рейса, а также по мере загрязнения, проводники обязаны протереть все плафоны.
Аварийное освещение – включается автоматически при обесточивании вагона или при срабатывании защиты РПН.
Режимы работы освещения
Дневной – при этом режиме лампы могут быть включены только при наличии индивидуальных выключателей в некоторых типах купейных вагонов. Во всех остальных — освещение не работает.
Вечерний — при этом освещение эксплуатируется без каких либо ограничений.
Ночной — в купейных вагонах яркость уменьшается на половину, а в плацкартных – включается специальное ночное освещение, при котором можно спать. В общих вагонах включать ночное освещение запрещено.
Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:
Какое освещение является основным в вагоне
Системы электрооборудования
Электрооборудование пассажирских вагонов используется для освещения вагонов, вентиляции помещений с подачей в вагон наружного воздуха объемом 20—25 м³/ч на одного пассажира, отопления вагона, подогрева подаваемого в него воздуха зимой и охлаждения подаваемого воздуха летом, охлаждения продуктов питания и питьевой воды, приготовления пищи в вагонах-ресторанах и буфетах, радиовещания и работы устройств связи, создания комфорта пассажирам и облегчения труда поездной бригады, обеспечения безопасности движения поездов.
Электрооборудование пассажирских вагонов состоит из комплекса электрических устройств, используемых в системе электроснабжения вагонов для получения, передачи и распределения электрической энергии. В этот комплекс входят также устройства и оборудование, потребляющие электроэнергию и создающие комфорт для пассажиров.
Перечень устройств и число потребителей электроэнергии зависят от типа пассажирского вагона. Во всех вагонах установлены устройства отопления, освещения, вентиляции, нагрева и охлаждения воды и т.п. В вагонах с кондиционированием воздуха, кроме того, установлены устройства для охлаждения воздуха. В вагонах-ресторанах электрооборудование используется в технологическом оборудовании кухни — холодильниках, водоподогревателях, кофеварках и др. Мощность, приходящаяся на один вагон, составляет: для сети освещения, электробытовых приборов, цепи сигнализации и управления 2,5—4 кВт; для установки принудительной вентиляции 4—6 кВт; для установки кондиционирования воздуха 17—26 кВт; для электрического отопления более 25 кВт.
От токов короткого замыкания и перегрузок электрооборудование вагона защищается автоматическими выключателями, плавкими предохранителями, тепловыми реле перегрузки, а от повышенного напряжения — реле и электронными блоками. Температура нагрева букс контролируется специальной релейной или электронной системой.
В вагонах с кондиционированием воздуха установлены электрические нагреватели и калорифер напряжением 125 В. Для освещения в пассажирских вагонах используют люминесцентные светильники с питанием однофазным током напряжением 220 В частотой 400— 425 Гц от специального преобразователя. Аварийное и служебное освещение осуществляется лампами накаливания от сети постоянного тока.
Рисунок 15.18. Расположение электрооборудования на вагоне: а – купейном: 1 – электрический калорифер; 2 – распределительный шкаф; 3 – электродвигатель охладителя питьевой воды; 4 – термостат; 5 — радиощит; 6 – подвагонный ящик с аппаратурой напряжением 380/220 В; 7 – предохранители; 8 – электромашинный преобразователь для питания радиоаппаратуры; 9 – ящик с минусовыми предохранителями аккумуляторной батареи; 10,11 – электродвигатели вентиляторов аккумуляторной батареи; 12 – сигнальные лампы наполнения водяных баков; 13 – реле уровня воды водяных баков; 14, 31 – сигнальные фонари; 15 – вызывная кнопка; 16 – ящики с аккумуляторной батареей; 17 – электродвигатель компрессора; 18 – электромагнитный вентиль компрессора; 19 – термостаты помещений; 20 – электродвигатель вентилятора конденсатора; 21 – аппаратура холодильной установки; 22 – электромашинный преобразователь для люминисцентного освещения; 23 – генератор; 24 – двигатель; 25 – высоковольтный аппаратный ящик; 26 – комбинированный водокипятильник; 27 – реле температуры воды; 28 – водогрейный котёл; 29 – электромагнитный вентиль водяного калорифера; 30 — электромагнитный вентиль холодильной установки; б – ресторане: 1 – электродвигатель вентиляционного агрегата; 2 – электромагнитные вентили; 3 – электрический калорифер; 4, 12, 17 и 18 – холодильные шкафы; 5 – ящик с минусовыми предохранителями аккумуляторной батареи; 6, 8 — электродвигатели вентиляторов аккумуляторной батареи; 7, 10 – аккумуляторня батарея; 9 – распределительный шкаф; 11 – синхронный генератор; 13 – электропечь посудомоечной; 14 – электрокофеварка; 15 – потолочный вентилятор кухни; 16 – распределительный шкаф; 19, 34 – вызывные кнопки; 20 – плита; 21 – духовка; 22 – водоподогреватель; 23 – масляный насос; 24 – шкаф с запаными частями; 25 – преобразователь для люминисцентного освещения; 26 – приборы управления холодильной установкой; 27 – электричесские аппараты напряжением 380/220 В и трансформатор; 28 – электродвигатель компрессора; 29 – электродвигитель вентилятора конденсатора; 30 – аппаратный ящик холодильной установки; 31 – высоковольтный аппаратный ящик; 32 – электродвигатель насоса отопления; 33 – водогрейный котёл.
Вентиляторы вагона приводятся в действие электродвигателями постоянного тока со ступенчатым регулированием частоты вращения путем изменения силы тока в обмотке возбуждения и напряжения на коллекторе. В кипятильнике установлены электронагревательные элементы, а также предусмотрена возможность сжигания твердого топлива для нагрева воды. В охладителе питьевой воды применяется электродвигатель постоянного тока. В холодильной установке для привода компрессора используется электродвигатель мощностью до 13 кВт напряжением 125 В постоянного тока при автономной системе электроснабжения или встроенный трехфазный асинхронный двигатель при централизованной системе электроснабжения. Для привода вентилятора охлаждения конденсатора применяется электродвигатель, аналогичный двигателю вентилятора вагона.
В качестве коммутационной аппаратуры в пассажирских вагонах используются аппараты с дистанционным управлением — контакторы, переключатели, реле, а с ручным управлением — пакетные выключатели, тумблеры, кнопки. В поездах специального назначения, таких как туристические и им подобные, электрооборудование вагонов получает питание от вагона-электростанции по трехфазной магистрали напряжением 380/220 В частотой 50 Гц.
На рисунке приведены схемы размещения электрооборудования купейного вагона и вагона-ресторана:
Система автономного электроснабжения
Система автономного электроснабжения имеет собственные источники электрической энергии. Источниками питания в автономных системах электроснабжения служат электромашинные генераторы с приводом от оси колесной пары и аккумуляторные батареи. В системе автономного электроснабжения применяется главным образом постоянный ток. Это объясняется тем, что в вагоне устанавливают аккумуляторную батарею, которая служит резервным и аварийным источником питания — она питает основные потребители поезда при неработающем генераторе или при малой скорости движения поезда, а также воспринимает пики нагрузки и др.
Пассажирские вагоны оснащают щелочными или кислотными аккумуляторными батареями емкостью до 400 А*ч. Для систем автономного электроснабжения приняты номинальные напряжения: 50 В — для вагонов без кондиционирования и 110 В — для вагонов с кондиционированием воздуха. Мощность генераторов в вагонах без установок для кондиционирования воздуха не превышает 10 кВт, а в вагонах с кондиционированием 20—30 кВт. Применяются схемы с генераторами постоянного тока с параллельным или смешанным возбуждением, с индукторным генератором переменного тока и полупроводниковым выпрямителем.
Ранее на отечественных вагонах устанавливали генераторы постоянного тока. В дальнейшем в пассажирских вагонах стали применять более совершенные синхронные трехфазные индукторные генераторы совместно с полупроводниковыми выпрямителями, которые позволяют обеспечивать питание потребителей в периоды длительных стоянок на станции и в депо от внешних источников. Генераторы располагаются под кузовом вагона, поэтому их выполняют закрытыми. Генераторы малой мощности (до 8 кВт) охлаждаются встречным воздухом и встроенным вентилятором. Для большей интенсификации теплообмена генераторы мощностью 20— 30 кВт оборудуют наружными вентиляторами. Чтобы предотвратить попадание пыли в охлаждающий воздух, для некоторых типов мощных генераторов осуществляется забор воздуха непосредственно из вагона через специальные фильтрующие устройства. Внешние поверхности корпусов генераторов делают оребренными.
Автоматическое регулирование напряжения в системе автономного электроснабжения осуществляется регулятором напряжения генератора. В этом случае обеспечивается напряжение, необходимое для подзарядки аккумуляторных батарей во время движения вагона. Применяемые ранее угольные регуляторы напряжения заменены тиристорными.
Система автономного электроснабжения вагона обеспечивает независимость от внешних источников электроэнергии, что является основным ее преимуществом. К недостаткам системы можно отнести: низкий коэффициент полезного действия (КПД), возможность значительного снижения силы тяги (до 10 %), если суммарная мощность потребителей в составе поезда достигает нескольких сотен киловатт; высокая стоимость электроэнергии — в 5—10 раз выше, чем при централизованном электроснабжении от локомотивов или вагонов-электростанций. Для обеспечения вращения подвагонных генераторов применяются специальные приводы, которые в зависимости от конструктивных особенностей подразделяются на следующие типы.
Рисунок 15.19. Расположение клиноременного привода генератора: 1 – ведущий шкив; 2 – ведомый шкив; 3 – четыре приводных клиновых ремня; 4 – редуктор; 5 – натяжное устройство; 6 – карданный вал; 7 – генератор; 8 – предохранительные устройства вала и генератора.
Клиноременный привод обеспечивает вращение генератора при скорости движения вагона до 160 км/ч и изготавливается в двух вариантах — от торца шейки оси и от средней части оси колесной пары. Вращение от ведущего шкива, укрепленного на торце шейки или средней части оси колесной пары тележки КВЗ-ЦНИИ котлового конца вагона, передается с помощью комплекта клиновых ремней ведущему шкиву, а далее через соединительные фланцы и редуктор посредством карданного вала якорю генератора.
Рисунок 15.20. Редукторно-карданный привод генератора, установленный на тележке: 1 – редуктор; 2 – промежуточное кольцо, прикрепленное болтами к корпусу; 3 – предохранительная скоба для редуктора; 4 – влагозащитное устройство, недопускающее попадания влаги на редуктор; 5 – предохранительная скоба для приводного вала; 6 – приводной карданный вал; 7 – хомут для генератора; 8 – предохранительная скоба для генератора; 9 – плита крепления генератора; 10 – генератор вала и генератора.
Редукторно-карданные приводы являются высоконадежной передачей, которые могут работать в любых условиях эксплуатации и позволяют передавать значительно большие мощности, чем клиноременные. При передаче мощности до 10 кВт привод устанавливается на торце шейки оси, а корпус зубчатого редуктора прикрепляется болтами к корпусу буксы.
В пассажирских вагонах и вагонах-ресторанах, оборудованных установками для кондиционирования воздуха, редуктор привода подвагонного генератора установлен в средней части оси колесной пары.
Рисунок 15.21. Редукторно-карданный привод генератора с приводом от средней части оси колёсной пары: 1 – синхронный генератор; 2 – упругая резиновая муфта; 3 – карданный вал; 4 – редуктор. Чтобы создать необходимые условия для обеспечения надежной работы потребителей электрической энергии, в системе электроснабжения пассажирских вагонов вводятся переключающие и регулирующие устройства, которые:
—автоматически стабилизируют напряжение генератора или регулируют его по заданному закону независимо от скорости движения и изменения нагрузки;
—ограничивают мощность, отдаваемую генератором, обеспечивают постоянную его полярность независимо от направления движения поезда;
—изменяют напряжение заряда аккумуляторной батареи по мере повышения ее электродвижущей силы (ЭДС), а также в зависимости от окружающей температуры;
—стабилизируют напряжение, подаваемое потребителям первой группы; поддерживают напряжение на нагрузке как можно ближе к номинальному значению при питании от аккумуляторной батареи;
—обеспечивают возможность питания потребителей и заряда аккумуляторной батареи от стационарной электрической сети.
Система централизованного электроснабжения
При централизованном питании электроэнергия от локомотива или от вагона-электростанции, а также от стационарных устройств передается к пассажирским вагонам по однопроводной поездной магистрали с номинальным напряжением 3 кВ постоянного и переменного тока частотой 50 Гц. В данном случае от магистрали питаются высоковольтные нагревательные элементы комбинированного отопления, мощность каждого из которых составляет 2 кВт, а низковольтные потребители — через высоковольтные статические преобразователи. В вагонах межобластного сообщения к высоковольтной магистрали подключаются электрические печи и калорифер.
Централизованная система с вагоном-электростанцией (рис. а) мощностью 600 кВт применяется в поездах ЭР-200. Вагон-электростанция 13 размещается в голове состава, за локомотивом. В вагоне-электростанции отечественного производства установлены дизель-генераторные агрегаты, в которых в качестве первичных источников энергии применяются 12-цилиндровые V-образные четырехтактные дизели 12 мощностью по 240 кВт и частотой вращения 150 об/мин., а также синхронные генераторы 11 мощностью по 250 кВ*А каждый, вырабатывающие трехфазный переменный ток напряжением 230/400 В и частотой 50 Гц. Состав поезда снабжается током посредством междувагонных соединений 9 с помощью распределительных устройств 10.
Рисунок 15.22. Схемы централизованного электроснабжения пассажирских вагонов: а – система с вагоном-электростанцией; б – система с подачей в пассажирские вагоны высокого напряжения от электровоза постоянного тока; в – система с подачей в пассажирские вагоны высокого напряжения от электровоза переменного тока; г – система с подачей в пассажирские вагоны высокого напряжения от генератора тепловоза: 1 – пассажирский вагон; 2 – лампы накаливания; 3 – аварийное освещение; 4 – высоковольтная магистраль; 5 – электродвигатели различных приводов; 6 – аккумуляторная батарея; 7 – зарядное устройство; 8 – устройство электрического отопления; 9 – междувагонное соединение высоковольтной магистрали; 10 – распределительное устройство; 11 – синхронные генераторы; 12 – дизели; 13 — вагон-электростанция; 14 – локомотив; 15 – генератор с приводом от колёсной пары для питания низковольтных потребителей; 16 – подвагонная электрическая магистраль для питания низковольтных потребителей от соседних вагонов в случае выхода из строя собственного генератора; 17 – токоприёмник; 18 – разрядник для защиты магистрали от перенапряжений; 19 – автоматический выключатель от коротких замыканий; 20 – переключатель для подачи напряжения 3 кВ на розетки восоковольтной магистрали; 21 – розетки высоковольтной магистрали; 22 – главный трансформатор электровоза; 23 – главный дизель тепловоза; 24 – вспомогательный генератор постоянного или переменного тока для питания высоковольтной магистрали; 25 – выпрямитель для подачи в высоковольтную магистраль тока от генератора переменного тока.
Дизель и генератор установки размещены на общей раме и связаны друг с другом муфтой. На дизеле имеются топливный масляный и водяной насосы, а также генератор мощностью 1,2 кВт, предназначенный для заряда стартерной аккумуляторной батареи.
В вагоне-электростанции установлены три дизель-генераторных агрегата мощностью по 200 кВт каждый. Воздух для охлаждения поступает через специальный фильтр с крыши, прогоняется мотором-вентилятором через радиатор и выбрасывается наружу через регулируемые жалюзи, размещенные в боковой стене вагона.
Дизель имеет циркуляционную систему смазки с охлаждением масла в водомасляном теплообменнике. Воздух, необходимый для его охлаждения, забирается через фильтр, расположенный на крыше вагона. Дизель снабжен электростартером, работающим от стартерной аккумуляторной батареи напряжением 240 В. Кроме того, имеется устройство для запуска дизеля с помощью сжатого воздуха.
Если потребители в пассажирских вагонах получают питание от электровоза, то род тока — переменный или постоянный в системе электроснабжения определяется родом тока в контактной сети электрифицированной железной дороги. Схема системы электроснабжения с подачей в пассажирские вагоны высокого напряжения от электровоза постоянного тока приведена на рис. б, а от электровоза переменного тока — на рис. в. Номинальное напряжение в этих системах не зависит от рода тока и равно 3 кВ. Поэтому напряжение контактной сети переменного тока 25 кВ снижается до 3 кВ при помощи специальной обмотки главного трансформатора, установленного на электровозе.
Для питания некоторых низковольтных потребителей, таких как люминесцентные лампы, радиоаппаратура, электробритвы и т.п., требуется однофазный переменный ток. В связи с этим в вагонах поезда установлены полупроводниковые преобразователи постоянного тока в переменный. Схема системы электроснабжения с подачей в пассажирские вагоны высокого напряжения от генератора тепловоза приведена на рис. 15.22.г.
Освещение вагона. Лампы накаливания
2. Назначение электрического освещения и предъявляемые к нему требования
3.
Электрическое освещение
пассажирских вагонов служит
для создания пассажирам
наибольших удобств в пути
следования независимо от
времени суток и наличия
естественного света.
4.
• В вагонах применяется комбинированное
электрическое освещение следующих видов:
• общее, действующее в темное время суток (потолочное освещение купе, коридоров, туалетов и
тамбуров);
• местное, включаемое пассажирами;
• дежурное, действующее в ночное время, когда
пассажиры спят; служебное, зажигаемое
проводником по мере надобности (например,
освещение котельной);
• аварийное, действующее в случае прекращения
питания осветительных нагрузок от основного
источника;
• освещение, обеспечивающее безопасность
движения поезда, — концевые сигнальные
фонари.
5.
Устройства электрического освещения должны
обеспечивать требуемый уровень горизонтальной
освещенности в помещениях вагона для создания
необходимого комфорта пассажирам. Освещенность Е
определяется как световой поток Ф, приходящийся на
единицу площади освещаемой поверхности. Ее измеряют
в люксах (лк).
В пассажирских вагонах нормируется наименьшая
освещенность основных рабочих поверхностей вагона:
полок помещения, столика в купе и горизонтальной
плоскости над краями диванов или сидений для
пассажиров на уровне 0,8 м от пола. Минимальная норма
освещенности для чтения в вагоне составляет 150 лк.
В багажных и почтовых вагонах нормируется
освещенность стола багажных раздатчиков, стола для
сортировки корреспонденции, пола в кладовых и др.
6.
Освещенность различных предметов в
пассажирских помещениях должна быть по
возможности равномерной, так как разная
освещенность их вызывает зрительное утомление.
Неравномерность освещения предметов
характеризуется коэффициентом неравномерности,
под которым понимается отношение средней
освещенности помещения к наименьшей. Кроме
того, осветительные устройства не должны ослеплять глаза прямыми или отраженными лучами
света.
7.
Осветительные устройства должны обладать
достаточной экономичностью, долговечностью и
нормально, работать при колебаниях питающего
напряжения до ± 5%. Колебания напряжения в
питающей сети могут вызывать значительное
зрительное утомление из-за пульсаций
освещенности, которая может быть при
использовании люминесцентных ламп. В лампах
накаливания тепловая инерция спирали настолько
велика, что колебания светового потока при
изменениях питающего напряжения практически
незаметны для глаза.
8. Лампы накаливания
ЛАМПЫ НАКАЛИВАНИЯ
9.
В вагонах в качестве источников света применяют
лампы накаливания и люминесцентные лампы.
Лампы накаливания.
Вагонные лампы накаливания не имеют
принципиального отличия от обычных ламп. В
лампах малой мощности воздух из баллона удаляют
(вакуумные лампы), а мощностью 60 Вт и выше
после откачки воздуха баллон заполняют газами
(смесью аргона с азотом, криптоном или ксеноном),
не вступающими в химическое взаимодействие с
раскаленным вольфрамом нити лампы. Это
ограничивает распыление нити лампы
10.
Это ограничивает распыление нити лампы и
способствует увеличению срока ее службы.
Вагонные лампы имеют специальный цоколь и
обладают повышенной виброустойчивостью. По
форме колбы железнодорожные лампы разделяются
на шаровые 1 (рис. 130), пальцеобразные 2,
цилиндрические (софитные) 3. Лампы 1 и 2 имеют
двухконтактный штифтовой цоколь, а лампы 3—
софитный цоколь. Цоколи с винтовой нарезкой на
вагонах не применяются, так как лампа с таким
цоколем при тряске может самопроизвольно
вывернуться из патрона.
11.
12.
Пружинные контакты штифтовых и софитных
цоколей обеспечивают надежный контакт
токоведущих частей при тряске и вибрациях и
устойчивое положение лампы в патроне.
Основными параметрами ламп накаливания
являются напряжение, мощность, световой поток,
световая отдача и средний срок службы.
Железнодорожные лампы накаливания имеют
пониженную (на 12—15%) по сравнению с
обычными лампами световую отдачу, так как их
нить нагревается до более низкой температуры
накала.
13.
Это необходимо для повышения виброустойчивости
лампы и повышения срока службы. Срок службы
таких ламп 1000 ч. По истечении гарантированного
срока службы световой поток лампы вследствие
распыления вольфрамовой нити и оседания
вольфрама на стенке колбы значительно снижается.
14.
Все железнодорожные лампы накаливания
чувствительны к изменениям напряжения, при этом
изменяются все основные параметры лампы (срок
службы, светоотдача и потребляемая мощность).
Так, при повышении напряжения на 10% против
номинального значения срок службы уменьшается
до 80—90%, а при уменьшении напряжения на 10%
светоотдача уменьшается более чем в 2 раза.
Поэтому напряжение осветительной установки не
должно отклоняться от номинального значения
более чем на ± 5%.
Тема: [Статья] Системы электроснабжения и электрооборудования вагонов
Системы электроснабжения. Применяемые в строящихся и эксплуатируемых цельнометаллических пассажирских вагонах системы можно разделить на три вида: индивидуальное электроснабжение с оборудованием каждого вагона автономной электростанцией, подающей питание только собственным потребителям электроэнергии; централизованное электроснабжение с подачей питания во все вагоны поезда от одного источника электроэнергии; смешанное электроснабжение, представляющее собой совокупность первых двух видов, каждый из которых использован для питания определенной части потребителей электроэнергии вагона.
Система индивидуального электроснабжения характеризуется наличием в вагоне электростанции. Генератор, помещенный под вагоном, приводится во вращение при движении поезда от оси колесной пары (такая система ранее называлась осевой). Для привода раньше применяли ременную передачу с насаженным на среднюю часть оси разъемным шкивом, что имело известные недостатки. Последующие многочисленные испытания различных конструкций показали, что наиболее приемлем клиноременный привод от торца оси колесной пары с промежуточным редуктором и карданным валом. Таким приводом оборудуют все выпускаемые в настоящее время пассажирские вагоны без кондиционирования воздуха.
Аккумуляторную батарею располагают под вагоном. Она призвана обеспечивать электроэнергией потребителей вагона при небольшой скорости движения и на стоянках поезда. При определенной скорости движения аккумуляторная батарея заряжается от генератора. Наличие аккумуляторной батареи налагает необходимость использования постоянного тока для основных потребителей энергии. Для управления работой электростанции и распределения электроэнергии служит распределительный щит, устанавливаемый в служебном отделении вагона. На щите размещены коммутационные, защитные и другие аппараты, обеспечивающие снабжение электроэнергией потребителей.
В последнее время широко применяют индивидуальную систему электроснабжения пассажирских вагонов выпрямленным переменным током. В этой системе применен генератор переменного тока с выпрямителями. Поскольку люминесцентные лампы, аппаратура радиоузла и другие потребители требуют наличия переменного тока со стабильной частотой, в системе электроснабжения предусматривают специальные вращающие преобразователи, которые преобразуют постоянный ток напряжением 50 В в переменный требуемого напряжения и частоты.
Вагоны, снабженные холодильными установками, потребляют значительно больше электроэнергии, чем вагоны с обычной принудительной системой вентиляции, в связи с использованием дополнительных электроприемников (двигателей компрессора, осевых вентиляторов и заслонок, аппаратуры автоматики, электрокалорифера и др.). Это вынуждает намного увеличить мощность генератора и осуществлять съем мощности со средней части оси. В целом система индивидуального электроснабжения имеет как преимущества, так и недостатки. К преимуществам относится удобство эксплуатации, связанное с автономностью вагонов, так как такая система не зависит от внешних источников питания. К недостаткам относятся сложность размещения и обслуживания такой системы в современных вагонах, оборудованных электрическим отоплением, установками кондиционирования воздуха и многочисленными электроприборами для технических и бытовых нужд.
Централизованные системы электроснабжения являются перспективными, так как экономически эффективны и позволяют применять в вагонах технически совершенное электрическое отопление, воздухонагревательные агрегаты и другие приборы, повышающие комфортные условия проезда пассажиров. На железных дорогах СССР применяется система электроснабжения от вагона-электростанции, который подает питание во все вагоны состава. Вагоны-электростанции имеют дизель-генераторные установки мощностью 600 кВт, вырабатывающие трехфазный переменный ток напряжением 400 В с частотой 50 Гц. Эта система, используемая для питания электроэнергией пассажирских вагонов, оборудованных установками кондиционирования воздуха, а также вагонов скоростных поездов РТ-200, отличается надежностью, простотой электрического оборудования, непрерывностью электроснабжения, а также расположением сложного энергетического оборудования в специальном вагоне, что значительно облегчает его обслуживание.
Перспективна также система централизованного электроснабжения от контактной сети через локомотив. Такая система позволит использовать дешевую энергию на электрофицированных участках железных дорог, количество и протяженность которых из года в год возрастают. Однако технические трудности, связанных с использованием тока высокого напряжения для питания потребителей, в настоящее время полностью не преодолены. Поэтому такая система электроснабжения ограниченно используется в пассажирских вагонах, в частности для электрического отопления, поскольку электропечи, включенные последовательно, могут работать как на постоянном, так и на переменном токе даже при значительных отклонениях напряжения от номинального. Основными препятствиями широкому внедрению этой системы являются отсутствие надежной и пригодной для серийного производства конструкции преобразователя постоянного тока напряжением 3000 В в трехфазной ток напряжением 380 В с частотой 50 Гц и сложность исключения неблагоприятного влияния системы на линии СЦБ. Остальные потребители при такой системе электроснабжения получают питание через статические преобразователи, установленные в каждом вагоне.
Одним из прогрессивных технических решений является централизованное электроснабжение пассажирских поездов от располагаемых на локомотивах энергетических и преобразующих устройств, обеспечивающих на выходе трехфазный переменный ток напряжением 380/220 В со стабилизированными напряжением и частотой. Все потребители вагона (включая и отопление) трехфазные и рассчитаны на это напряжение. Такая система электроснабжения имеет наивысшие технико-экономические показатели.
Электрическое оборудование вагона. Пассажирские вагоны оборудованы специализированными устройствами, образующими комплексы источников питания и потребителей энергии, автоматического управления, регулирования и защиты, выполненными применительно к вагонам того или иного типа согласно предъявляемым к ним требованиям. Характерной системой индивидуального электроснабжения является электрическое оборудование, примененное в пассажирских вагонах открытого типа со спальными местами производства КВЗ. Эти вагоны оборудованы системой электроснабжения ЭВ10-02-20, блок-схема которой (рис. 126) предусматривает питание всех потребителей вагона; автоматическое регулирование напряжения цепей потребителей при движении поезда; автоматическую работу вентиляционного агрегата в зависимости от температуры в вентиляционном канале; ручное регулирование заряда аккумуляторной батареи (малая, средняя и полная ступени); питание от смежного вагона или подачу питания смежному вагону через подвагонную магистраль;
защиту электрооборудования от коротких замыканий, длительных перегрузок по току и недопустимых превышений напряжений. Длительная эксплуатационная мощность системы при движении поезда 8,0 кВт.
Потребители вагона получают питание от параллельно работающих подвагонного синхронного генератора переменного тока 2ГВ-003-12 с выпрямителями и аккумуляторной батареи. Генератор, установленный на тележке, приводится во вращение через текстропно-карданный привод. Генератор имеет две обмотки: основную трехфазную и дополнительную однофазную с выводом средней точки. Первая подключена к основной группе кремниевых выпрямителей и обеспечивает питание потребителей вагона, а вторая — через магнитный усилитель к дополнительной группе кремниевых выпрямителей. Обе группы выпрямителей соединены последовательно и в сумме дают напряжение, необходимое для заряда аккумуляторной батареи. На соответствующие зажимы выведена дополнительная обмотка, предназначенная для облегчения автоматического регулирования напряжения генератора при малых нагрузках и высоких скоростях движения поезда. На стоянках и при малых скоростях движения все потребители получают питание от аккумуляторной батареи.
Выпрямитель, предназначенный для преобразования переменного трехфазного тока в постоянный, размещен в металлическом кожухе под вагоном. На изоляционной панели выпрямителя укреплены шесть вентилей, соединенных по трехфазной мостовой схеме. Выпрямитель соединен с аккумуляторной батареей, и его токоведущие детали, в том числе и радиаторы вентилей, на стоянках поезда, когда генератор не работает, находятся под напряжением 50 В.
Аккумуляторная батарея 38-ТЖН-250 имеет 38 железоникелевых аккумуляторов емкостью 250 А-ч. Номинальное напряжение аккумулятора 1,25 В, а максимальное и минимальное зарядные напряжения равны соответственно 1,8 и 1,0 В. В системе предусмотрены регуляторы напряжения, используемые при нагрузках и заряде аккумуляторной батареи. Выпрямленное напряжение генератора поддерживается в пределах 47—53 В изменением тока в обмотке возбуждения при колебаниях нагрузки от нулевой до максимальной и изменении скорости движения поезда. Ток возбуждения необходимой величины поддерживается системой регулирования, состоящей из измерительного, усилительного, исполнительного и стабилизирующего устройств. Питание нагрузок с батареи на генератор и обратно переводится переключающим устройством, состоящим из фильтра верхних частот, выпрямителя и реле.
Система обеспечивает защиту от недопустимого повышения напряжения на зажимах нагрузки, осуществляемую реле максимального напряжения и исполнительным реле. Защиту от увеличения амплитудного значения напряжения генератора при переключениях контактором нагрузок с батареи на генератор и обратно, а также при сбросах нагрузки в наиболее тяжелых режимах при сгоревших предохранителях батареи осуществляет шунтирующий вентиль. Предусмотрено ручное отключение источников напряжения от сети на случай аварийной ситуации.
Потребители энергии (лампы освещения, электронагревательные приборы и вспомогательные электродвигатели, за исключением преобразователей для включения электробритв) подключены к сети, напряжение которой (47—53 В) при движении поезда поддерживается регулятором; на стоянке напряжение определяется состоянием аккумуляторной батареи. Включают потребители вручную — пакетными переключателями. Вентилятор можно перевести в автоматический режим работы. Мощность, отдаваемая или получаемая от смежных вагонов, составляет 1,2 кВт. Для ограничения мощности, отдаваемой в магистраль, имеется автомат. Предусмотрено автоматическое отключение на стоянке части потребителей при помощи реле.
Освещение вагона осуществлено люминесцентными лампами (пассажирские помещения) и лампами накаливания (бытовые и подсобные помещения). Сеть освещения вагона состоит из нескольких групп (в рассматриваемом вагоне их восемь) светильников. Для люминесцентного освещения предусмотрен специальный преобразователь постоянного тока напряжением 50 В в переменный ток напряжением 220 В и частотой 400 Гц. Преобразователь состоит из электродвигателя постоянного тока, приводящего в движение генератор повышенной частоты, а также пускорегулирую-щей аппаратуры (стабилизатора частоты вращения и пускателя).
Аппараты системы электроснабжения и управления размещены на специальном пульте, установленном в служебном помещении вагона. На лицевой стороне пульта имеются верхние двери — панели, на которых установлены измерительные приборы, сигнальные лампы, выключатели, переключатели, кнопки и малогабаритные плавкие предохранители. Аппараты размещены по функциональному назначению: на правой двери — аппараты защиты и контроля источников электроснабжения, на левой — аппараты включения потребителей. Пакетные переключатели и автоматы смонтированы на отдельной средней панели, которую можно откидывать для доступа к контактным зажимам. Внутри пульта смонтирована коммутационная аппаратура, а также аппаратура регулирования и защиты.
Значительная часть пассажирских вагонов, снабженных установками кондиционирования воздуха, имеет индивидуальную систему электроснабжения от подвагонного генератора с приводом от оси колесной пары. Например, купейные вагоны со спальными мягкими местами производства ЛВЗ с установками кондиционирования воздуха оборудованы системой электроснабжения, имеющей следующие параметры: мощность на выходе выпрямителя в продолжительном режиме при движении поезда 26 кВт, а на стоянке 20 кВт; напряжение на выходе выпрямителя 132—150 В; скорость движения поезда, при которой генератор отдает номинальную мощность в продолжительном режиме, равна 12—44 м/с (48—160 км/ч). Электрооборудование этой системы обеспечивает: начало приема нагрузки, начиная с частоты вращения ротора генератора, равной 550 об/мин; заряд разряженной и подзаряд заряженной аккумуляторной батареи, а также ограничение тока при заряде разряженной аккумуляторной батареи до 90 А; автоматическую работу по сигналам термодатчиков электроагрегатов холодильной установки К.Ж-25П, электрокалорифера, циркуляционного насоса и сдвоенного вентилятора; питание, коммутацию и защиту цепей стабилизированного напряжения 110 В, цепей сигнализации постоянного тока напряжением 50 В, преобразователя для люминесцентного освещения, трех электронагревателей баков горячего водоснабжения установленной мощностью 3,2 кВт, электрокипятильника мощностью 2,2 кВт, пылесоса мощностью 600 Вт, водоохладителя мощностью 500 Вт, насоса для перекачки воды мощностью 90 Вт и электронагревателя сливной трубы; защиту потребителей от токов короткого замыкания, длительных перегрузок по току, недопустимого повышения среднего значения напряжений и перенапряжений в случае аварийного режима.
Основным источником питания электроэнергией вагона является агрегат AMI, состоящий из трехфазного генератора переменного тока и асинхронного электродвигателя. При движении поезда генератор приводится во вращение от оси колесной пары вагона через редуктор и карданную передачу, а на длительной стоянке — от асинхронного электродвигателя, который через штепсельное соединение получает питание от внешней стационарной сети трехфазного переменного тока напряжением 380 В, частотой 50 Гц. Электропотребители вагона получают питание от генератора через выпрямитель, который собран на кремниевых вентилях В2-200 по трехфазной мостовой схеме. Для питания потребителей на стоянках в пути следования, а также при замедленном движении поезда, установлена аккумуляторная батарея, которая включена параллельно с генератором через выпрямитель и работает в режиме постоянного подзаряда.
Компрессионная установка получает питание от генератора или батареи. Для включения цепей электродвигателей компрессионной установки, циркуляционного насоса и вентиляционного агрегата предусмотрены соответствующие контакторы, а для регулирования частоты их вращения — резисторы. Основные цепи освещения вагона (люминесцентные лампы) получают питание от машинного преобразователя, а служебные и аварийные цепи (лампы накаливания) от генератора или батарей через стабилизатор с выходом напряжения 110 В постоянного тока.
От системы электроснабжения получают также питание вспомогательные потребители (электрокипятильник, водоохладитель питьевой воды, розетки пылесоса и электроплитки, электродвигатель насоса). Цепи контроля нагрева букс, вызова проводника, цепи противогазного устройства и сигнализации окончания налива воды получают питание напряжением 50 В, а цепи контроля системы отопления — питание напряжением 24 В. Цепи управления работой холодильной установки и электрокалорифера выполнены на напряжение 110 В, а вентилятора — на 132—150 В.
Рис. 126. Схема системы индивидуального электроснабжения:
1 — ведущий шкив; 2 — ось колесной пары; 3 — клиновые ремни; 4 — редуктор; 5 — ведомый шкив; 6 — карданный вал; 7 — якорь; 8 — генератор; 9 — дополнительная обмотка генератора; 10, 12 и 17 — выпрямители; 11 — основная обмотка генератора; 13 — переключающее устройство; 14 — аккумуляторная батарея; 15 — потребители электроэнергии; 16 — регулятор напряжения; 18 — шунтирующая обмотка
Система электроснабжения имеет соответствующие контрольно-измерительные аппараты и аппараты сигнализации и защиты. Предусмотрена возможность аварийного отключения источников питания и цепей всех потребителей вагона (за исключением аварийного освещения, концевых сигнальных фонарей и цепей контроля нагрева букс).
Анализируя системы индивидуального электроснабжения, можно заметить, что в первом случае, когда вагоны не снабжены холодильными установками и потребляемая мощность мала, система достаточно рациональна. Однако во втором случае, когда необходимая мощность значительна, подобная система громоздка, дорога и недостаточна для питания всех потребителей на стоянке.
На стоянках поезда потребители электроэнергии получают питание от аккумуляторной батареи. Это вынуждает применять электродвигатели постоянного тока и тем самым не позволяет использовать надежные в работе холодильные установки с бес-сальниковыми компрессорами со встроенными асинхронными двигателями. Чтобы привести в действие все генераторы поезда, вагоны которого оснащены установками кондиционирования воздуха, необходимо затратить примерно 15—20% мощности локомотива. При этой системе электроснабжения исключено применение электрического отопления.
Получение электроэнергии для одновременного питания установок кондиционирования воздуха, электрического отопления н бытовых приборов как во время движения, так и на стоянках поезда становится возможным лишь при системе централизо-ганного электроснабжения вагонов. Одной из хорошо отработанных для практической эксплуатации систем является система централизованного питания электроэнергией состава пассажирского поезда из 15 вагонов, оборудованных электрическим отоплением и установками кондиционирования воздуха, от вагона-электростанции постройки КВЗ.
В машинном отделении вагона-электростанции установлены три дизель-генераторные установки АДВЭ-200-Т/400-2А (У42В) номинальной мощностью по 200 кВт. Каждая установка состоит из двенадцатицилиндрового V-образного четырехтактного дизеля и трехфазного синхронного генератора ГСФ-200 (номинальное напряжение 400 В), соединенных при помощи муфты и смонтированных на одной раме. Дизель-генераторные установки имеют раздельные системы охлаждения и смазки, которые обеспечивают их нормальную работу при температуре наружного воздуха — 40~+40°С. Топливо находится в одном баке (в вагоне) емкостью 425 лив двух баках (под вагоном) общей емкостью 7000 л. Для пуска дизелей предусмотрен стартер, получающий питание от подзаряжаемой генератором аккумуляторной батареи. Электрическая аппаратура, предназначенная для обслуживания дизель-генераторов, их защиты, регулирования напряжения и частоты вращения, смонтирована на щите, установленном в отделении управления. Для подключения к магистрали поезда в вагоне-электростанции имеются междувагонные соединения ШУ/РУ-205В.
Все вагоны (потребители) соединяют в последовательную электрическую цепь, в которой использованы контакты безопасности, встроенные в штепселн, розетки и холостые приемники (на торце вагона-электростанции и крайнего вагона состава). Потребители собственных нужд электростанции выполнены на номинальные напряжения 400/230 В трехфазного переменного тока частотой 50 Гц и работают в автоматическом режиме. Для исключения утечки тока через кузов вагона на рельсовый путь и предупреждения ложного срабатывания устройств СЦВ и связи между поездной магистралью и шинами вагона включен разделительный трансформатор.
Вагон оборудован электрической системой отопления, состоящей нз трех групп электропечей и двухсекционного электрокалорифера общей мощностью соответственно 19,85 и 18 кВт. В вагоне предусмотрены три цепи освещения: основная (люминесцентные лампы) переменного тока напряжением 220 В; служебная и аварийная (лампы накаливания) переменного или постоянного тока напряжением 50 В. Цепи контроля системы отопления питаются переменным током напряжением 48 В, а цепи управления установкой кондиционирования воздуха — переменным током напряжением 220 В.