Подвижной состав / Электровозы / Электровоз 8Е1

Для увеличения пропускной и провозной способности железных дорог предлагается два варианта восьмиосного электровоза с повышенной мощностью и улучшенными тяговыми и тормозными характеристиками.

I вариант – электрическая схема разработана с последовательным возбуждением тяговых двигателей в режиме тяги и с независимым возбуждением в режиме рекуперативного торможения с питанием обмоток возбуждения от статического преобразователя. Условное обозначение электровоза - 8Е1.

Принципиальная силовая схема электровоза и схема вспомогательных силовых цепей показана.

II вариант – электрическая схема разработана со смешанным возбуждением тяговых двигателей с питанием и регулированием тока возбуждения от статического преобразователя, а в режиме рекуперативного торможения – с независимым возбуждением и питанием обмоток возбуждения тяговых двигателей от статического преобразователя.

В режиме тяги, при выходе из строя статического преобразователя электрическая схема обеспечивает перевод тяговых двигателей на последовательное соединение и движение электровоза на всех соединениях тяговых двигателей без регулирования тока возбуждения. Условное обозначение электровоза – 8Е1С.

Принципиальная силовая схема электровоза и схема вспомогательных силовых цепей показана.

Дальнейшее описание обоих электровозов одинаковое, поэтому в тексте будет приводится описание одного электровоза.

Электровоз состоит из двух секций. Каждая секция имеет комплект оборудования, обеспечивающий работу в режимах тяги и торможения с управлением из кабины любой секции.

Тележки электровоза двухосные, бесчелюстные, рамы тележки сварной конструкции, тормозная система тележки выполнена с двухсторонним нажатием тормозных колодок. Колесные пары оборудованы устройствами для отвода тока, потребляемого электровозом из контактной сети.

Кузов состоит из двух секций полуобтекаемой формы. Каждая секция имеет кабину машиниста. Передача тяговых и тормозных усилий от тележки к кузову осуществляется наклонными тягами. Кузов связан с тележками люлечным подвешиванием. На переднем буферном брусе рамы кузова установлен путеочиститель. Между секциями установлены переходные площадки с уплотнением баллонного типа. На крыше электровоза предусмотрены съемные крыши люков для монтажа и демонтажа оборудования в кузове. На лобовой части каждой секции электровоза установлены по одному прожектору и два двухцветных буферных фонаря.

Конструкция кузова исключает возможность попадания в неё пыли, снега и воды через воздухозаборные устройства и другими путями.

Электровоз оборудован: пневматическим, автоматическим и вспомогательным локомотивными тормозами, двумя компрессорами типа ПК-3,5 максимальной производительностью 3,5 м3 /мин каждый и вспомогательным компрессором для подъема токоприемника.

Для полного использования мощностей и обеспечения нормальных условий работы тяговых двигателей, двигателей компрессоров, пусковых резисторов, резисторов ослабления возбуждения и индуктивных шунтов предусмотрена их принудительная вентиляция.

Подача воздуха в систему вентиляции происходит в каждой секции от двух центробежных вентиляторов с двумя выходными патрубками для охлаждения тяговых двигателей и пусковых резисторов.

Забор охлаждающего воздуха осуществляется из зоны форкамеры через лабиринтные жалюзи расположенные на стенах кузова. Система вентиляции предусматривает две ступени регулирования подачи охлаждающего воздуха, что достигается переключением двигателей приводов вентиляторов с последовательного соединения на параллельное и обратно.

В каждой кабине машиниста установлены приборы управления электровозом: современный пульт машиниста и помощника со встроенным компактным контроллером, контрольно-измерительными приборами, приборами безопасности и сигнализации. В кабине установлены два кресла для машиниста и помощника и электрические печи для отопления.

Лобовые окна оборудованы стеклоочистителями с пневматическим приводом и встроенным электрическим обогревом.

В частности, в кабине А и в кабине Б расположена процессорная система-мастер (М1 и М2), кнопочная система управления (SS1 – SS2), измерительные приборы, дисплей и контроллеры управления электровозом (R1, C1).

На каждом блоке аппаратов, где находятся основные элементы для управления электрическим оборудованием электровоза расположены функциональные блоки оперативного управления SL и система измерения и контроля ССМ. Расположенные в кабине машиниста и на блоке аппаратов функциональные блоки микропроцессорной системы управления объединены посредством интерфейса трёхпроводной связи.

Для управления электровозом в кабине машиниста предусмотрены рукоятки контроллера: С1 - для управления моторным режимом и R1 – рекуперативным режимом.

Посредством блока кнопочных выключателей SS1 и SS2 управляются электрические цепи электровоза. Управление электровозами по системе многих единиц осуществляется интерфейсом и возможно из любой кабины.

При отказе мастера М1 кабины А предусмотрено автоматическое замещение работы посредством мастера М2, расположенного в кабине Б.

Преимущество микропроцессорной системы управления с применением интерфейсного канала:

1. Отпадает необходимость использования низковольтных контактных блокировок и промежуточных реле (количество контактов более 150 штук, а количество реле – 10 штук).

2. Экономия низковольтных проводов на секцию электровоза составляет около 2000 м .

3. Контроллер машиниста, где используются более 40 контактов, заменяется малогабаритным бесконтактным командным аппаратом.

4. Возможность дублирования средств управления.

5. Возможность диагностики цепей управления электровоза с кабины машиниста.

6. Возможность автоматизации управления электровозом.

7. Алгоритм управления электровозом изменяется корректировкой программного обеспечения микропроцессорной системы.

На электровозе установлены тяговые двигатели ТЛ-6, мощностью 810 кВт (разработка СКБЭ – ТЭВЗ).

В режиме тяги предусмотрено три соединения тяговых двигателей: последовательное, последовательно-параллельное и параллельное.

В режиме рекуперативного торможения предусмотрено также три соединения тяговых двигателей. Изменение силы торможения осуществляется регулированием тока в главных полюсах тяговых двигателей.

Пуск и регулирование скорости электровоза производится:

а) ступенчатым изменением величины пусковых резисторов в цепи тяговых двигателей;

б) регулированием магнитного потока главных полюсов тяговых двигателей;

в) переключением соединений тяговых двигателей.

Для предотвращения бросков тока в цепи тяговых двигателей при нестационарных процессах как в режиме тяги, так и рекуперации включены индуктивные шунты.

Электрическая схема обеспечивает сохранение работоспособности электровоза в следующих аварийных случаях: при выходе из строя тягового двигателя и дистанционном отключении двух последовательно соединенных тяговых двигателей обеспечивается возможность работы электровоза при последовательном соединении шести электродвигателей; на последовательно-параллельном соединении - четырёх электродвигателей и шестью тяговыми двигателями на параллельном соединении.

Рекуперативное торможение электровоза с отключёнными тяговыми двигателями или статическими преобразователями питающие обмотки возбуждения исключается.

Схема управления токоприемника исключает:

а) возможность опускания токоприемником под нагрузкой;

б) возможность подъема токоприемника при положении контроллера машиниста не на нулевой позиции.

Схема электровоза обеспечивает следующие виды защиты оборудования с соответствующей системой контроля и сигнализации:

а) от токов короткого замыкания тяговых двигателей с помощью быстродействующих автоматических выключателей БВП-5 и вспомогательных машин и электрических печей с помощью быстродействующих выключателей БВЗ-2, расположенных в обеих секциях;

б) от перегрузок – максимальными токовыми реле сигнализирующими о перегрузке тяговых двигателей;

в) при перебросах на коллекторах тяговых двигателей и замыканиях на «землю» дифференциальными реле, обеспечивающими отключение быстродействующих автоматических выключателей.

г) от атмосферных и коммутационных перенапряжений с помощью разрядников и фильтров;

д) от буксования и юза колесных пар соответствующими датчиками и реле;

е) от токов короткого замыкания тяговых двигателей с помощью быстродействующего контактора БК в режиме рекуперативного торможения;

ж) от коротких замыканий в цепях управления освещения и сигнализации с помощью автоматических выключателей и предохранителей.

Передвижение электровоза, проверка работы вспомогательного оборудования и подзарядка аккумуляторных батарей в условиях депо, осуществляется подачей напряжения с помощью специальных розеток.

Питание низковольтных цепей осуществляется от источников постоянного тока номинальным напряжением 50В. Источниками постоянного тока являются щёлочная аккумуляторная батарея и генераторы управления.

При исчезновении питающего напряжения от генератора управления обеспечено автоматическое переключение питания цепей управления на аккумуляторную батарею.

Обеспечивается следующее взаимодействие электрических и пневматических тормозов:

а) при действии рекуперативного торможения исключается торможение электровоза пневматическим тормозом;

б) при срыве рекуперативного торможения происходит пневматическое торможение электровоза независимо от положения рукоятки кранов машиниста.

На каждой секции электровоза установлен токоприемник.

Для обеспечения безопасности обслуживающего персонала, электровоз оснащен блокировками высоковольтной камеры, оборудования на крыше и на пульте машиниста, а также соответствующими предупредительными надписями.

По желанию заказчика в кабине возможна установка кондиционера.

Преимущества предлагаемого электровоза по сравнению с электровозом ВЛ11.

В расчетном режиме при относительном равенстве сил тяги электровоза (8Е1 _ 444кН, ВЛ11М _ 451кН) скорость электровоза 8Е1 на 10% больше электровоза ВЛ11М. При скорости 100км/ч при полном поле тяговых двигателей сила тяги электровоза 8Е1 составляет 80кН, что 27% больше силы тяги электровоза ВЛ11М _ 58,8кН, а на третей ступени ослабления поля тяговых двигателей (ОП3) разница силе тяги увеличивается до 55% (8Е1_200кН, ВЛ11М __ 110кН).

Осуществление передачи тяговых и тормозных усилий от тележки к кузову наклонными тягами улучшает сцепные свойства электровоза на 5%, а также динамику движения электровоза, исключающую необходимость применения противоразгрузочной системы колесных пар.

Применение статического преобразователя для питания обмоток возбуждения тяговых двигателей дает возможность формирования тормозных характеристик желаемой формы и обеспечения плавности регулирования тормозного усилия.

Статические преобразователи выполнены на базе IGBT транзисторов, с микропроцессорным управлением, что дает возможность полного диагностирования возможных неисправностей.

Изменение вентиляционной системы подачи воздуха обеспечивает реализацию увеличения мощностей тяговых двигателей и пусковых резисторов.

Применен компрессор ПК3,5, имеющий меньшую массу и малую вибрацию по сравнению с компрессором КТ6.

Применением быстродействующего автоматического выключателя БВЗ-2, улучшаются условия защиты силовых вспомогательных цепей.

Применением современного пульта повышается эргономика и комфортность работы машиниста.