Мобщая характеристика и расположение оборудования

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ

В системах электроснабжения пассажирских вагонов применяются генераторы двух типов: постоянного и переменного тока, а также различные электродвигатели, являющиеся приводамикомпрессорахолодильной машины, вентиляторов салонов, аккумуляторных батарей и др.

Принцип работы генератора: за счет остаточной намагниченности статора в генераторе всегда имеется небольшое по величине магнитное поле. При движении вагона ротор вращается в этом слабом магнитном поле. Под действием его в проводниках обмотки статора возникает электродвижущая сила, под действием которой по обмоткам возбуждения потечет ток возбуждения. Ток возбуждения вызывает появление магнитного потока, который имеет большое значение, чем поток остаточного магнетизма. Соответственно увеличивается ток, протекающий через обмотки возбуждения. Происходит самовозбуждение генератора. Через обмотки возбуждения протекает электрический ток, который приводит ротор в движение. При вращении ротора зубцы статора поочередно совпадают с зубцами и пазами ротора. При этом между ротором и статором возникают магнитные потоки (максимальный поток - «зуб ротора-зуб статора», минимальный поток - «зуб статора-раз ротора»). Таким образом, при вращении ротора пульсирует магнитный поток и при подключении нагрузки к обмоткам, расположенным в зубах статора, течет переменный ток.

Устройство генератора переменного тока показано на рисунке 3:

Рисунок 3 — Устройство генератора переменного тока

1- основа; 2- крепительная шайба; 3- крышка; 4- шариковый подшипник; 5- втулка; 6,13- подшипниковые щиты; 7,8,9- обмотки возбуждения; 10- ротор; 11- статор; 12- вал; 14- роликовый подшипник; 15- крышка подшипника; 16- масленка; 17,18- зубцовые обмотки; 19- клемная коробка.

t11

t12

В системах электроснабжения пассажирских вагонов без кондиционирования воздуха применяются следующие типы генераторов: генераторы постоянного тока с параллельным возбуждением (продольного поля) типов 23/07, PW-114, EV-648/1 (все фирмы «Газелан»), синхронные генераторы переменного тока типов ГСВ, 2ГВ-003, 2ГВ-008, ЭГВ-01.У1.

Генераторы имеют привод от оси колесной пары и выполнены полностью закрытыми. Генераторы устанавливают под вагоном, охлаждение их происходит за счет обдува воздухом при движении поезда. В некоторых конструкциях на валякоря насаживают вентилятор для более интенсивного охлаждения генератора.

Генераторами фирмы «Газелан» оборудованы пассажирские вагоны постройки заводов Германии и Польши. Для генераторов постоянного тока с параллельным возбуждением не требуется дополнительного источника электроэнергии для питания цепи возбуждения, а их напряжение мало изменяется при колебаниях нагрузки.

Генераторы с параллельным возбуждением типа 23/07.11 применяются с плоскоременным приводом (не используется), типов 23/07.17, 23/07.19, 23/07.21, PW-114AB и EV-648/1  с редукторно-карданным.

Номинальная мощность генератора типа 23/07 составляет 4,5...4,9 кВт; выходное напряжение 53...65 В при максимальном рабочем токе 70...75 А. Генератор нормально работает при скорости поезда до 160 км/ч и более.

АККУМУЛЯТОРНЫЕ БАТАРЕИ

На цельнометаллических пассажирских вагонах применяются аккумуляторные батареи, составленные из кислотных или щелочных аккумуляторов. Наиболее распространены щелочные батареи, так как они изготовлены из менее дефицитных материалов и поэтому дешевле. На вагонах без кондиционирования воздуха с номинальным напряжением электрической сети 52 В монтируют батареи, состоящие из 26 кислотных или 38-40 щелочных аккумуляторов. Для вагонов с установками кондиционирования воздуха с номинальным напряжением сети 112 В применяют батареи из 56 кислотных или 82-86 щелочных аккумуляторов.

Пассажирские вагоны, построенные до 1960г. заводами СССР, оборудовались кислотными и щелочными аккумуляторными батареями. На все строящиеся с 1960г. отечественной промышленностью вагоны устанавливают только щелочные батареи. В вагонах постройки зарубежных заводов применяются кислотные батареи, однако с 1969г. заводы Германии также начали выпускать вагоны и со щелочными батареями.

t18

Одна из важнейших эксплуатационных характеристик аккумуляторной батареи  номинальная емкость С_ном -минимальная емкость при 5-часовом разрядном режиме, т.е. при разряде батареи током, равным 0,2С_ном, или при разряде током, равным 0,1С_ном (10-часовой режим). Другой характеристикой аккумуляторной батареи является номинальное напряжение -напряжение полностью заряженной батареи при разряде ее током 5- или 10-часового разрядного режима. Емкость аккумулятора в эксплуатации зависит от температуры окружающей среды (зимой емкость аккумулятора снижается) и плотности используемого электролита.

t19

t20

Аккумуляторная батарея отечественного производства имеет условное обозначение, в котором первые цифры (26, 38, 40, 56, 84) указывают число аккумуляторов в батарее, буквенные символы - электрохимическую схему (НЖ- никель-железная, НК- никель-кадмиевая), область применения (В - вагонная, Т- тяговая, Ц- для цельнометаллических вагонов), конструктивные особенности пластин и сепараторов (П- панцирная, или поверхностного типа, Н- намазная, М- минпластовая сепарация); последние цифры в обозначении определяют номинальную емкость в ампер-часах.

Например, батареи 40ТНЖ-250, 40ВНЖ-350, 26ВПМ-400, 56ВНЦ-400, 84КМ-300. Обозначение щелочной аккумуляторной батареи 40ТНЖ-250 расшифровывается следующим образом: 40- число последовательно соединенных аккумуляторов, Т- тяговая, НЖ- никель-железная, 250- номинальная емкость в ампер-часах при 5-часовом разряде током 50 А. Обозначение аккумуляторной вагонной батареи 84КМ-300 означает следующее: 84- количество аккумуляторов в батарее, соединенных последовательно, К- закрытый никель-кадмиевый призматический аккумулятор, М- средний режим разряда, 300- номинальная емкость в ампер-часах.

Аккумулятор представляет собой металлический корпус,в котором помещены в электролит отрицательные и положительные пластины.

Кислотные аккумуляторные элементы монтируют попарно в деревянных ящиках 5 (рисунок 5) и соединяют между собой последовательно медной шиной 4 со свинцовым покрытием. С торцовой стороны ящика слева расположен зажим положительного полюса 3,справа- зажим отрицательного полюса 8. Шина 6 подключена к плюсовой клемме переднего аккумулятора, шина 7- к минусовому. Зажимы 9 служат для соединения межаккумуляторных перемычек. Деревянный ящик установлен в металлическом поддоне 1,защищенном от коррозии пластмассовым покрытием. Для переноса аккумуляторов на поддоне предусмотрены две ручки 10, а для защиты зажимов от короткого замыкания - выступ 11. На боковых стенках ящика и поддона имеются амортизаторы 2.

Рисунок 5 - Ящик с кислотными аккумуляторами:
1- металлический поддон; 2- резиновый амортизатор; 3- зажим положительного полюса; 4- медная шина; 5- деревянный ящик; 6, 7- шины, 8- зажим отрицательного полюса; 9- зажимы межаккумуляторных перемычек; 10- ручка; 11- выступ для защиты зажимов от короткого замыкания

Щелочные аккумуляторы также размещают в деревянном ящике 7 (рисунок 6), но по три элемента 5, которые соединяют между собой последовательно шинами 6. На торцовой стенке ящика смонтированы зажимы 2,к которым присоединяют токоведущие металлические прутки 3 от плюсовой и минусовой клемм двух крайних аккумуляторов. На обоих торцах предусмотрены защитные выступы 1, предохраняющие от короткого замыкания, а сбоку установлены резиновые амортизаторы 4.

Рисунок 6 - Схема расположения щелочных аккумуляторов в ящике:
1- защитные выступы; 2- зажимы; 3- токоведущие прутки; 4- резиновые амортизаторы; 5- элементы; 6- шины; 7- деревянный ящик

Батареи поставляются потребителю в виде отдельных аккумуляторов с комплектующими и запасными деталями. Монтаж аккумуляторов в батарею производится с помощью перемычек. Аккумуляторы при монтаже должны быть жестко закреплены во избежание перемещений относительно друг друга, так как при перемещении нарушается изоляция и ломаются перемычки.

Аккумуляторная батарея размещена под вагоном в аккумуляторном боксе (подвагонном ящике аккумуляторных батарей) на выкатных тележках, что позволяет выкатывать батарею на откинутые крышки бокса при ее техническом обслуживании. В верхней зоне бокса размещены три клапана, срабатывающие в случае взрыва внутри бокса при повышенной концентрации водорода. Аккумуляторный бокс снабжен системой вентиляции, вытяжные патрубки которой размещены с лицевой стороны на крышках, а всасывающие- в днище бокса. Бокс подвешивается к раме вагона на восьми болтах. Кроме того, имеется предохранительное крепление по торцам бокса.

Внутри аккумуляторного бокса установлен блок терморезисторов, работающий в системе автоматического режима заряда батареи. В процессе эксплуатации батареи крышки аккумуляторных ящиков должны быть надежно закрыты, чтобы их самостоятельное открытие было невозможно. Защелка вверху крышки (для обеспечения дополнительного запирания) должна легко защелкиваться. Взрывозащитные клапаны, которые находятся над аккумуляторными ящиками, должны горизонтально прилегать. На выкатных тележках оси роликов необходимо хорошо смазать. Показатели кислотных и щелочных аккумуляторов представлены в Таблице 1.

Таблица 1 — Показатели кислотных и щелочных аккумуляторов

Показатель	Кислотный аккумулятор	Щелочной аккумулятор
Электродвижущая сила ЭДС, (Е) В	2,0	1,3
Количество аккумуляторов в батарее, шт	26 / 56	38-40 / 82-86
Зарядное напряжение аккумуляторн. элемента,В	2,08 … 2,5	1,6 … 1,72
Допустимое разрядное напряжение аккумуляторн. элемента, В	1,8	1,0
Напряжение поляризации аккумторн.элемента, В	2,4	2,55
Вредность	Да	Нет
Срок службы, лет	2,5	5 … 6
Емкость батареи, Ач (ампер-часав)		250 … 390
Отдача, %	0,82	0,66

Электролит для кислотных аккумуляторов приготовляют из высококачественной аккумуляторной серной кислоты и дистиллированной воды. В щелочных аккумуляторах в качестве электролита применяют водный раствор гидрата оксида калия (едкое кали) с добавкой моногидрата лития и сернистого натрия.

В эксплуатации аккумуляторные батареи при должном обслуживании и правильном использовании бесперебойно работают в течение нескольких лет. Однако возникают неисправности, укорачивающие срок службы аккумуляторов:

1) Сульфатация (процесс образования на пластинах сернокислого свинца) происходит в результате систематических недозарядов и глубоких разрядов. При сульфатации отрицательные пластины покрываются белым налетом, а положительные приобретают светло-красный или светло-желтый оттенок. При чрезмерном разряде разрушаются все пластины батареи. Активная масса пластин в результате сульфатации увеличивается, разбухает, начинает отделяться и выпадать в осадок. Пластины коробятся и становятся непригодными для эксплуатации.

2) Вредно влияет на аккумуляторную батарею и перезаряд. Если, например, нормально заряженную батарею продолжать заряжать дальше, то выделяющийся при заряде газ способствует отделению от пластин активной массы, в результате чего емкость аккумулятора уменьшается. Из-за усиленного выделения газов возможен взрыв аккумуляторной батареи от возникающей искры в ослабших соединениях, что может вызвать тяжелые последствия.

3) Загрязнение электролита различными примесями, применение недистиллированной воды или недоброкачественной серной кислоты вредно отражаются на работе батареи и приводят к преждевременному выходу ее из строя. Попавшие в электролит металлические частицы или отставшая активная масса при оседании на дно сосуда могут вызвать короткое замыкание в аккумуляторной батарее.

Основное условие обеспечения сохранности щелочных батарей при эксплуатации- поддерживать нормальный уровень электролита над пластинами элементов. В противном случае на отрицательных пластинах при взаимодействии с кислородом воздуха образуются окислы железа, и вся батарея может выйти из строя.

На передней панели распределительного шкафа установлены вольтметр и амперметр с нулевой точкой посередине. Вольтметр имеет переключатель измерения напряжения генератора и аккумуляторной батареи. Отклонение стрелки амперметра влево свидетельствует о наличии тока разрядки, вправо- тока зарядки. При проверке работы электрооборудования перед отправлением в рейс проводник вагона проверяет по вольтметру на распределительном щите (переключатель вольтметра установлен в положение «Батарея») величину электродвижущей силы, а по сигнализации замыкания на корпус вагона — состояние изоляции электрооборудования вагона. Затем включают мощные потребители (вентиляции, освещение вагона) и через 10минут измеряют напряжение аккумуляторной батареи под нагрузкой. Если АБ заряжена полностью и исправна, ее напряжение при включении нагрузки изменится незначительно. Если она сильно разряжена и имеет неисправные аккумуляторы, то при включении нагрузки резко снизится. В пути следования проводник вагона следит за режимами заряда и разряда АБ по показаниям вольтметра. Если стрелка остается в положении 0, об этом следует информировать начальника поезда для предотвращения сильной разрядки батареи.

t26

В пути следования напряжение генератора и ток заряда батареи должны быть в пределах, указанных в таблице 2.

Таблица 2 — Напряжение и ток заряда батареи

* Дополнительная обмотка включена «звездой». ** Для этих генераторов режим зарядки батареи  средний. *** Эти типы генераторов используются в вагонах с кондиционированием воздуха постройки Германии и ТВЗ.

СИСТЕМА ОСВЕЩЕНИЯ ВАГОНА

Система освещения вагонапредназначена для освещения всех внутренних помещений вагона в нормальном и аварийном режимах и световой сигнализации.

Цепи освещения питаются стабилизированным напряжением 50 В от подвагонного генератора или от аккумуляторной батареи. На вагоне установлены светильники люминесцентного освещения и светильники с лампами накаливания.

Люминесцентные светильники установлены во всех помещениях вагона за исключением туалетов, тамбуров и котельного отделения. Люминесцентный встраиваемый вагонный светильник (рисунок 9) (ЛВВ03-2´20 (1´25)-002) с двумя люминесцентными лампамимощностью 20 Вт каждая и одной лампой накаливания мощностью 15 Вт и встроенным пускорегулирующим аппаратом характеризуется постоянным или пульсирующим напряжением (50 ± 3) В. Внутрь светильника встроен преобразователь на входе люминесцентной лампы после преобразователя напряжение 220В частотой 20000 Гц. Светильники со встроенными преобразователями начали устанавливаться Тверским вагоностроительным заводом с 1996 г. До этого для питания люминесцентных ламп использовались электромашинные преобразователи:

- ППО-2-400У4, преобразующие напряжение постоянного тока 50 В в напряжение переменного тока 220 В частотой 400 Гц; устанавливались в вагонах постройки ТВЗ в чердачном помещении нетормозного конца;

- MB 12, преобразующие напряжение постоянного тока 50 В в напряжение переменного тока 220 В частотой 425 Гц; устанавливались под вагоном (постройки Германии).

Рисунок 9 - Люминесцентный светильник:
1 ¾ рассеиватель; 2 ¾ держатель; 3 ¾ клеммник; 4 ¾ корпус; 5 ¾ индивидуальный преобразователь; 6 ¾ лампа накаливания; 7 ¾ лампа люминесцентная

t46

Светильники с лампами накаливания мощностью 40 Вт установлены в тамбурах в зоне входных дверей и в туалетах; над рабочим столом проводника в служебном отделении ¾ лампа мощностью 25 Вт. В котельном отделении над входом установлен светильник во взрывобезопасном исполнении типа «Луч». На торцовых стенах вагона установлены концевые сигнальные фонари в пластмассовом корпусе для пассажирских вагонов с лампами накаливания мощностью 40 Вт. Над каждым спальным местом установлен светильник местного освещения «Софит» с лампой накаливания мощностью 10 Вт и со встроенным выключателем.

Питание цепей освещения обеспечивается включением автоматических выключателей на пульте управления. Кроме того, светильники в купе и в купе проводника имеют индивидуальные выключатели.

В аварийном режиме и при питании от соседнего вагона включены только светильники с лампами накаливания и лампы накаливания люминесцентных светильников.

Расположение светильников по помещениям купейного вагона представлено на рисунок 10.

Рисунок 10 - Схема расположения светильников в купейном вагоне:
Н7-12, 26, 70, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 83, 84 ¾ светильники с лампами накаливания; Е101-138 ¾ софиты; Н31-43, 75, 76, 85-88 ¾ светильники люминесцентного освещения; Н139, Н140 ¾ сигнальные лампы занятости туалетов

Сравнительные характеристики ламп накаливания и люминесцентных ламп представлены в таблице 4.

Таблица 4 — Сравнительные характеристики ламп освещения

Показатель	Лампа накаливания	Люминесцентная лампа
Напряжение питания, В
Род ток	Постоянный	Переменный
Частота тока, Гц	------	400, 425, 20000
Светоотдача, Люм / Вт	9 … 11	35 … 37
Цветоотдача	Желтый	Близкий к естественному
Пожароопасность	Да	Нет
Мощность, Вт	10, 15, 25, 40	20,4
Расход процента мощности	70% - тепло	70% - свет
Срок службы, час

Освещенность помещений в значительной степени зависит от состояния светильников. Корпус светильника нужно очищать от пыли и грязи с помощью моющих средств, а стекла светильников протирать сначала увлажненной, а затем мягкой сухой безворсовой тряпкой. При замене в светильниках перегоревших ламп нельзя применять лампы большей мощности. Замену ламп, дросселя пускорегулирующей аппаратуры в люминесцентных светильниках производить только при снятом напряжении.

В сигнальных фонарях стекла и линзы должны быть всегда чистыми, крышки плотно закрыты. В случае перегорания лампы немедленно заменить ее.

РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЕ ЩИТЫ

На всех пассажирских вагонах независимо от типа, завода и страны постройки управление электрооборудованием и системами отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха производится проводником пассажирского вагона только с передней панели распределительного шкафа. Открывать двери распределительного шкафа и осуществлять какие-либо включения внутри шкафа проводнику категорически запрещается. На передней панели каждого распределительного шкафа под или над каждым аппаратом, прибором, сигнальной лампой, светодиодом указывается его назначение и действие (включение, отключение).

Для подготовки распределительного щита к работе необходимо главный пакетный переключатель поставить в положение «НОРМ.ЭКСПЛУАТАЦИЯ». После этого необходимо убедиться, что сигнализации работают нормально (сигнализация замыкания на корпус вагона, СКНБ). После проверки работы сигнализаций необходимо проверить заряд аккумуляторной батареи и работу потребителей (система освещения, вентиляции, кондиционирование воздуха, хвостовые фонари, электрокипятильник и т. д.)

При выходе из строя источников тока на вагоне предусмотрена возможность получения электроэнергии от соседнего исправного вагона с тем же номинальным напряжением через низковольтную магистраль. Для этого необходимо проверить отсутствие замыкания на корпус вагона, ПЭМ соединить низковольтные межвагонные соединения, установить на щите главный пакетный переключатель в положение «Питание от магистрали» (если вагон получает электроэнергию) и «Подача в магистраль» (если вагон отдает электроэнергию).

Для экстренного обесточивания электрооборудования вагона, каждый распределительный щит оборудован аварийной кнопкой красного цвета «Авария». Аварийной кнопкой пользуются в случае возгорания в вагоне, заклинивании и резких колебаниях стрелок электроизмерительных приборов, полном замыкании на корпус вагона. При обесточивании электрооборудования с помощью аварийнйо кнопки питание подается только на аварийные сигнализации вагона, аварийное освещение. После экстренного обесточивания вагона необходимо вызвать поездного электромеханика для выявления и устранения неисправности.

ВЫСОКОВОЛЬТНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

НАЗНАЧЕНИЕ ОБОРУДОВАНИЯ

Парк пассажирских вагонов пополняется вагонами с комбинированным отоплением, в которых принята единая однопроводная система напряжением 3000 В постоянного или однофазного переменного тока частотой 50 Гц с диапазоном отклонения по постоянному току в пределах 2400...4000 В и по переменному току 2400...3800 В.

На участках, электрифицированных на постоянном токе, электрическая энергия от контактной сети 1 (Рисунок 13а) через токоприемник 2 электровоза 3, быстродействующий выключатель 10, контактор отопления 9 и междувагонные высоковольтные соединения 8 поступает по подвагонной магистрали отопления 4 через высоковольтный подвагонный ящик 5 и отвод 7 к нагревательным приборам 6 пассажирского вагона. На участках, электрифицированных на однофазном переменном токе, электровоз 3 (Рисунок 13б) оборудован главным трансформатором 9. Вторичная обмотка трансформатора имеет отводы для отопления напряжением 3100 В мощностью 800 кВ А. Электрический ток напряжением 25000 В от контактной сети 1 через токоприемник 2 и высоковольтный выключатель 10 поступает в главный трансформатор, где напряжение снижается до 3100 В. Ток от выводов обмотки отполения через контактор 8 поступает в междувагонные высоковольтные соединения 7 и далее по магистрали через высоковольтный подвагонный ящик 4 и отвод 6 к нашгревательным приборам 5 пассажирского вагона.

Рисунок 13 — Схемы электрического отопления пассажирского поезда

Вагоны с комбинированным отоплением являются наиболее распространенными на железных дорогах. На вагонах сохраняется водяная система отопления с водогрейным котлом, верхней и нижней разводкой труб. В то же время, внутри котла установлены высоковольтные нагревательные элементы, а под вагоном проложена высоковольтная магистраль. По торцам вагонов размещаются междувагонные высоковольтные электрические соединения, а под вагоном высоковольтный подвагонный ящик с контакторами и предохранителями.

НАГРЕВАТЕЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ

На всех вагонах с комбинированным отоплением независимо от завода постройки применяются унифицированные высоковольтные нагревательные элементы HHS2-05 производства заводов Германии. Мощность элемента 2 кВт, рабочее напряжение 500 В, максимальное — 670 В постоянного или однофазного переменного тока частотой 50 Гц, длина элемента 970 мм, наружный диаметр 48 мм, сопротивление в холодном состоянии (118-2,5) Ом, масса 2 кг. Каждый элемент расчитан на длительную работу при номинальном напряжении в течение не менее 10000 ч работы или не менее четырех лет после начала эксплуатации.

Места установки нагревательных элементов в котле на всех вагонах с комбинированным отоплением выполнены с учетом полной заменяемости элементов.

Высоковольтный нагревательный элемент (Рисунок 14) представляет собой металлической кожух 8, который отделен от кварцевой трубки 10 слоем графитового порошка 9. Металлический кожух защищает нагревательный элемент от механических повреждений, а графитовый порошок и кварцевая трубка являются изоляционными слоями, причем графит служит также и дополнительной тепловой изоляцией.

На несущий керамический стержень 11, состоящий из нескольких по длине частей, навита нагревательная спираль 12 из проволоки «Канталь DSD» диаметром 0.85 мм. Допустимая температура спирали 1280⁰С. Несущий керамический стержень 11 находится в кварцевой трубке 10, нижний конец которой закрыт.

Концы нагревательной спирали присоединены к выводным зажимам 1 и 5 высоковольтного изолятора 3. Верхний (плюсовой) конец нагревательной спирали сварен с дугозащитной пружиной 4, а нижний (минусовый) конец приварен к обратному проводу 14 из проволоки «Канталь» диаметром 2.5 мм, который проходит через центральное отверстие несущего керамического стержня и ниппель 2.

Высоковольтный нагревательный элемент устроен таким образом, что комплектную нагревательную вставку, состоящую из несущего керамического стержня 11 со спиралью 12 и изолятором 3, можно вынуть, отвернув болты 6 на фланце 7 изолятора, не демонтируя при этом защитный корпус, состоящий из кварцевой трубки 10 и металлического кожуха 8.

Полость кварцевой трубки, т. е. пространство, в котором находится нагревательная спираль, сообщается с атмосферой через отверстия в высоковольтном изоляторе. Благодаря этому при коротком замыкании нагревательного элемента или перегорании спирали давление внутри не возникает, что исключает возможность взрыва или разрушения нагревательного элемента. Влага (конденсат), проникающая в полость кварцевой трубки, испаряется при включении нагревательного элемента.

От коррозии металлический кожух защищен водо- и термостойким лаком, который наносят на слой грунтовки. При нормальной эксплуатации высоковольтные нагревательные элементы не требуют особого ухода.

Нагревательные элементы разделены на две группы по 12 элементов в каждой. Каждая группа имеет индивидуальное включение и защиту. Рисунок 14-Нагревательный элемент

1,5- выводные зажимы высоковольтного изолятора; 2- ниппель; 3- высоковольтный изолятор; 4- дугозащитная пружина; 6- болт; 7- фланец; 8- металлический кожух; 9- слой графитового порошка; 10- кварцевая трубка; 11- керамический стержень; 12- нагревательная спираль; 13- керамическая изоляционная трубка; 14- обратный провод.

В пределах группы элементы разделены на две подгруппы по шесть последовательно соединенных элементов. Между собой подгруппы соединены параллельно. От высоковольтной магистрали напряжение 3000 В постоянного или однофазного переменного тока частотой 50 Гц подается через защитную и коммутирующую аппаратуру, расположенную в высоковольтном ящике, на нагревательные элементы котла отпления, работа которых обеспечивается в автоматическом (в соответствии со специальной программой) и ручной режимах.

мОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА И РАСПОЛОЖЕНИЕ ОБОРУДОВАНИЯ

Низковольтным считается электрооборудование, работающее при напряжении не выше 250 В относительно «земли»  заземленного корпуса электрической машины. Установки с напряжением выше 250 В считаются высоковольтными. Исторически сложилось так, что низковольтное электрооборудование пассажирских вагонов без кондиционирования воздуха работает при напряжении постоянного тока 50 В, а вагонов с кондиционированием воздуха  110 В.

Низковольтное электрооборудование вагона по своему назначению подразделяется на несколько подсистем:

 электрические машины (подвагонные генераторы, электрические двигатели постоянного и переменного тока, электромашинные преобразователи тока и напряжения);

 аккумуляторные батареи;

 приборы регулирования напряжения, коммутации и защиты;

 тепловые приборы (электропечи, холодильники, охладители питьевой воды);

 устройства сигнализации;

 устройства освещения, вентиляции и кондиционирования воздуха.

Парк пассажирских вагонов постоянно пополняется новыми комфортабельными вагонами, оборудованными установками кондиционирования воздуха, приборами люминесцентного освещения, новыми типами устройств сигнализации и т.п. Условия эксплуатации электрооборудовния в вагонах сложны: вибрации с непрерывно меняющейся нагрузкой, переменные климатические условия. Надежная работа электрооборудования в пути следования во многом зависит не только от тщательной подготовки вагона в рейс в пункте формирования состава, но и от того, насколько проводник вагона хорошо знает назначение всех приборов и умеет правильно ими пользоваться. Выполнение правил эксплуатации электрооборудования способствует предупреждению аварий, повышает культуру обслуживания пассажиров и обеспечивает пожарную безопасность в пассажирских поездах.

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.

t3

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.

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.

t4

t5

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.

Принимая вагон, проводник обязан тщательно проверить все электрооборудование: осмотреть распределительные щиты, панели автоматики, регуляторы; проверить функционирование потребителей электрической энергии и отсутствие утечек или замыканий тока на корпус вагона; проверить работу вентиляционного агрегата, циркуляционных насосов, агрегатов холодильной установки кондиционирования воздуха, охладителя питьевой воды, электрокипятильника, сети освещения (ламп накаливания и люминесцентных); осмотреть сигнальные хвостовые и посадочные фонари; настольные лампы, софитные светильники; проверить исправность контактных соединений, крепления электрощитов и защитных кожухов. О всех неисправностях в принимаемом вагоне проводник обязан сообщить начальнику поезда (ЛНП) и поездному электромеханику (ПЭМ). Категорически запрещается отправлять в рейс вагон с неисправным электрооборудованием, разряженной аккумуляторной батареей, с неисправным приводом генератора вагона.

Принципиально схемы размещения электрического оборудования в вагонах разных типов различаются мало. Все электрическое оборудование разделяется на внутривагонное и подвагонное.

t9

Расположение электрического оборудования купейных вагонов без кондиционирования воздуха показано на Рисунке 1, с кондиционированием  на Рисунке 2. Внутри вагона находятся осветительные приборы, двигатель вентиляционного агрегата, нагревательные элементы кипятильника, электрических печей и воздухоподогревателя, двигатели циркуляционных насосов водяного отопления, аппаратура управления, защиты, контроля и сигнализации.

Рисунок 1 -Схема расположения электрооборудования купейного вагона без кондиционирования воздуха:
1-вызывная кнопка; 2-вентиляционный агрегат; 3-нивостат; 4-электрораспределительный шкаф; 5-питьевая вода -холодильная секция; 6-радио-щит (только на вагонах типа Д/рк); 7-ящик с резисторами; 8-умформер освещения; 9-ящик с батарейными предохранителями и клеммами подсоединения на зарядку; 10-датчик температуры в батарейном ящике; 11-батарейный ящик; 12-хвостовой сигнальный фонарь; 13-аппаратный ящик 3000 В; 14-выпрямитель; 15-термостат помещения; 16-ящик для подключения генератора; 17-генератор; 18-термостат в канале приточного воздуха; 19-кипятильник; 20-циркуляционный насос системы наполнения; 21-датчик температуры в подающем трубопроводе котла (90, 95С); 22-котел отопления; 23-магнитный вентиль

Рисунок 2 - Схема расположения электрооборудования купейного вагона с кондиционированием воздуха:
1-электрический воздухоподогреватель; 2-распределительный шкаф; 3-охладитель питьевой воды; 4, 19 -термостаты соответственно в канале приточного воздуха и в купе; 5-радиощит (только в вагоне с радиокупе); 6-коробка для подсоединения к сети трехфазного тока; 7-преобразователь люминесцентного освещения; 8 -ящик с резисторами (только на вагоне с радиокупе); 9 -ящик преобразователя (только на вагоне с радиокупе); 10, 22 -минусовые предохранители соответственно батарей и генератора; 11 -вентилятор аккумуляторного ящика; 12-аккумуляторная батарея; 13 -электронагреватели водоналивной трубы; 14 -сигнализаторы налива воды; 15 -хвостовые сигнальные фонари; 16 -кнопки вызывной сигнализации; 17 -электродвигатель компрессора; 18 - электромагнитный вентиль; 20 - вентилятор конденсатора; 21 - аппаратный ящик установки кондиционирования воздуха; 23 - электромашинный преобразователь; 24 - высоковольтный аппаратный ящик (3000 В); 25 - электрокипятильник; 26 - датчик температуры в отходящем от котла трубопроводе; 27 - котел отопления; 28 - электромагнитный вентиль воздухоподогревателя; 29 - вентиляционный агрегат

Под вагоном размещены источники электрической энергии, а также все потребители, коммутационная и защитная аппаратура, которые по своим размерам, условиям работы, уровню производимых при работе шумов и условию обеспечения безопасности не могут быть установлены внутри вагона (генераторы, аккумуляторные батареи, обогреватели водоналивных труб, электромашинные преобразователи люминесцентного освещения, двигатели компрессоров и вентиляторов конденсатора установки охлаждения воздуха, высоковольтные контакторы, предохранители и т. п.). Кроме того, под вагоном смо