Системы вентиляции и установки кондиционирования воздуха

Системы вентиляции. В пассажирских вагонах, не оборудован­ных системой охлаждения воздуха, воздухообмен происходит в ре­зультате естественной вентиляции или принудительной механи­ческой. Естественная вентиляция осуществляется через потолоч­ные дефлекторы, а также через окна или форточки.

Действие дефлектора основано на создаваемом внутри его раз­режении под влиянием набегающего потока воздуха при движении поезда или при ветре во время стоянки вагона, благодаря чему возникает тяга воздуха из вагона. Тип дефлектора определяет эффективность потолочного вентилятора в целом, которая харак­теризуется его производительностью, зависящей от внутреннего и внешнего сопротивлений и скорости набегающего потока. Наи­более целесообразна конструкция дефлектора, разработанная

Рис. 122. Система приточно-вытяжной вентиляции пассажирского некупейного вагона

со спальными местами: 1 — вентиляционный агрегат; 2 — диффузор; 3 — коифузор; 4 — воздуховод; 5 — ди­станционный термометр; 6 — дефлекторы; 7 — вентиляционные решетки; # — калори­фер; 9 — фильтр; 10 — жалюзи (стрелками показаны направления потоков воз­духа)

(пластинчатого Водяного или электрического), конфузора и Ёозду* ховода. Производительность вентиляционной установки в летнее время равна 5000 м³/ч при частоте вращения вентиляционного агрегата 1200 об/мин, а в зимнее время составляет 1200 м³/ч при частоте вращения 300 об/мин. Установка работает автоматически в зависимости от температуры воздуха в вагоне, благодаря двум ртутным контактным термометрам, один из которых установлен в воздуховоде, а другой — в средней зоне помещения для пасса­жиров. Установкой можно управлять и вручную.

Воздух поступает в вагон через вентиляционные решетки, рас­положенные над каждой входной дверью тамбура со стороны ко­тельной, очищается от пыли в фильтрах, помещенных в потолке тамбура, а затем проходит через воздухоподогреватель в возду­ховод, из которого распределяется по купе и другим помещениям вагона. Для вентиляционных систем всех пассажирских вагонов применен фильтр одного типа, представляющий собой набор из одиннадцати гофрированных сеток трех типов (по размерам ячеек), уложенных одна на другую накрест и увлажненных минеральным маслом. Такой фильтр при площади 0,25 м² имеет сопротивление 0,0005—0,001 кгс/см², пылеемкость до 600 г и коэффициент очи­стки равный 97%.

Вентиляционный агрегат вагона относится к классу центро­бежных вентиляторов. Для экономии места вентиляторы сдвоены и их колеса с загнутыми вперед радиальными лопатками насажены непосредственно на концы вала, выступающие с двух сторон электродвигателя постоянного тока мощностью 1,2 кВт напряже­нием 50 В. Вентиляционный агрегат монтируют в вагон через люк в крыше над тамбуром. Для лучшей звукоизоляции его устана­вливают на резиновых амортизаторах.

Для нагрева воздуха в зимнее время предусмотрен пластин­чатый калорифер КФБ-4, состоящий из двух коллекторов, в ко­торые вварены оребренные трубы. Горячая вода к калориферу поступает от системы водяного отопления. Калорифер имеет по­верхность нагрева 16,7 м² и максимальную теплоотдачу 20 кВт (18 000 ккал/ч). Вентиляционный агрегат соединен с калорифе­ром плавно расширяющимся в направлении потока воздуха кана­лом — диффузором, который сшит из брезента, пропитанного огнезащитным составом. Это дает возможность изолировать пас­сажирские помещения от шума, издаваемого вентилятором при работе, и компенсировать технологические погрешности при сборке установки. Для распределения воздуха по помещениям служит воздуховод, который в соответствии с противопожарными требо­ваниями изготовляют из оцинкованного железа. Воздуховод со­стоит из отдельных звеньев прямоугольного сечения, соединенных между собой. Воздух из воздуховода поступает в купе через регу­лируемые вентиляционные решетки в потолке, которые в завод­ских условиях настраивают таким образом, чтобы обеспечить рав­номерную раздачу вентиляционного воздуха по длине вагона.

Дефлекторы при работе Вентиляционной установки должны быть открыты (зимой полуоткрыты).

Системы вентиляции других пассажирских вагонов отече­ственного производства выполнены аналогично приведенной. Системы вентиляции почтовых и багажных вагонов отличаются протяженностью воздуховода, заканчивающегося у транзитной или багажной кладовых. Для вентилирования кладовых торцовая часть воздуховода выведена в эти помещения и оборудована за­слонкой, которой управляют из служебного отделения.

Установки кондиционирования воздуха. Искусственное изме­нение параметров вводимого в пассажирские помещения вагона свежего воздуха предварительной очисткой его от пыли, подогре­вом или охлаждением называют кондиционированием воздуха, что осуществляется комплексом систем вентиляции, отопления и охлаждения при автоматическом поддержании заданного режима.

Санитарно-гигиеническими требованиями, предъявляемыми к пассажирским вагонам, не предусмотрена специальная влаж-ностная обработка воздуха, так как применение в установках кондиционирования воздуха устройств для осушения и увлажне­ния воздуха экономически не оправдано и не вызвано особой необ­ходимостью. Как показали исследования, изменение относитель­ной влажности от 30 до 70% практически неощутимо. Такая влаж­ность обеспечивается в пассажирских вагонах без специальных увлажнителей. Наиболее приемлемой системой охлаждения воз­духа в пассажирских вагонах является автоматически регули­руемая компрессионная холодильная установка, отличающаяся компактностью, небольшой массой и надежностью в эксплуатации. В качестве хладагента использован дифтордихлорметан, полу­чивший название хладон-12 (ГОСТ 19212—73). Выбор этого газа из веществ, переходящих из одного состояния в другое при тем­пературном воздействии и используемых для подобных целей (углекислый газ, аммиак, фреоны различных марок и др.), объ­ясняется тем, что хладону-12 присуща высокая теплота парообра­зования, он взрывобезопасен, не оказывает побочных действий на организм человека, не имеет запаха, не вызывает коррозии металла, не горит и не поддерживает горения, а при атмосферном давлении кипит при температуре —29,8° С.

Компрессионная установка (рис. 123) имеет испаритель (воз­духоохладитель) /, поршневой компрессор 3, конденсатор 5, ресивер 6 и терморегулирующий вентиль 7, которые последова­тельно соединены трубопроводом. При работе холодильной уста­новки относительно холодный жидкий хладагент испаряется в воздухоохладителе, отбирая тепло у воздуха, подаваемого в ва­гон вентилятором 2. Чтобы снова сконденсировать хладагент в жидкость, необходимо повысить температуру его паров до пре­вышения ею температуры окружающей среды. Для этой цели служат компрессор 3, отсасывающий от испарителя пары хлада­гента и повышающий их температуру за счет сжатия до давления

{•ис. 123. Принципиальная сКема Холо­дильной компрессионной установки

конденсации, а также конден­сатор 5, в котором горячие пары ф-. отдают тепло воздуху, нагне--|Н&4 ^Р ^таемомУ через него вентилято-==& ром 4. Жидкий хладон-12 из конденсатора стекает в реси-. вер 6, служащий резервуаром для сбора жидкого хладагента. Дальнейшее превращение жидкого хладагента в газообраз­ное состояние может произойти в испарителе, где он закипает благодаря низкому давлению. Однако из-за меняющейся темпе­ратуры охлаждаемого воздуха в испаритель необходимо подавать определенную оптимальную порцию жидкого хладагента, которая после испарения была бы полностью отсосана компрессором. Это автоматически контролирует установленный на трубопроводе высокого давления за ресивером терморегулирующий вентиль 7 в зависимости от изменения температуры паров жидкого хлада­гента на выходе из воздухоохладителя. По возвращении в ком­прессор вновь превращенного в пар жидкого хладагента полный обратный круговой цикл работы холодильной установки завер­шается.

На величину холодопроизводительности установки влияет перегрев паров при всасывании их из испарителя, температура конденсации, температура переохлаждения и др. В частности, жидкий хладон-12, переохлажденный на входе перед терморегу­лирующий вентилем до температуры ниже конденсации, повышает холодопроизводительность установки. Поэтому все кондиционеры пассажирских вагонов оснащают специальным переохладителем, для работы которого используют пары хладагента на выходе из испарителя. Кроме ресивера, холодильные установки оснащают и другими вспомогательными приборами (манометрами, филь­трами-осушителями, запорными вентилями и др.).

Установки для кондиционирования воздуха оборудуют также приборами защиты и автоматического управления (термостатами манометрического или контактного типов). Приборами защиты являются электромагнитные вентили, различные реле, например реле максимального давления (маноконтроллер), автоматически контролирующее давление на стороне нагнетания, а также реле разности давлений, контролирующее допустимую величину раз­ности давления на стороне нагнетания и давления на стороне всасывания.

Для пассажирских вагонов существуют две конструктивные схемы компоновки их холодильного оборудования: подвагонная

и внутривагонная. При компоновке по первой схеме все холо­дильное оборудование располагают под вагоном и подвешивают к раме за исключением воздухоохладителя, который размещают под крышей, совместно с другими агрегатами системы вентиляции (обычно после калорифера по ходу движения воздуха). При ком­поновке по второй схеме все холодильное оборудование размещают непосредственно в вагоне.

Как и первая, так и вторая схемы компоновки имеют положи­тельные и отрицательные стороны. При размещении холодильного оборудования под вагоном экономится место в вагоне, конденсатор и компрессор хорошо вентилируются и снижается центр тяжести вагона. Однако это ведет к увеличению массы холодильной уста­новки и быстрому загрязнению конденсатора. Расположение холодильного оборудования внутри вагона позволяет собрать его в единый блок, что значительно снижает массу установки, облегчает ее монтаж, обслуживание и ремонт. Однако такое раз­мещение идет за счет планировочных ущемлений пассажирских помещений вагона, повышает его центр тяжести и т. д.

В отчественном и зарубежном вагоностроении, как правило, отдают предпочтение подвагонной схеме компоновки оборудова­ния, т. е. так называемой классической компоновке. К размеще­нию холодильного оборудования внутри вагона прибегают тогда, когда из-за недостаточного расстояния между рамой и рельсами нельзя подвесить под вагоном компрессорный и конденсаторный агрегаты (например, в вагоне с куполом для обозрения местности). В зависимости от источников электроэнергии и схемы размещения холодильных агрегатов отечественной промышленностью для пас­сажирских вагонов создано семейство унифицированных конди­ционеров: КЖ-25 — для вагонов с централизованным электро­снабжением переменным током напряжением 380/220 В; КЖ-25П — для вагонов с автономным электроснабжением постоянным током напряжением 110 В; КЖВК-25 — для туристских вагонов с элек­троснабжением переменным током; КЖВС-25 — для вагонов ско­ростных поездов. Купейные вагоны, поставляемые в СССР из ГДР и ВНР оснащены холодильными установками соответственно МАБ-П и «Стоун-Кэрриер». Основные технические данные, ха­рактеризующие холодильные установки, приведены в табл. 22.

Компрессорные и конденсаторные агрегаты холодильных уста­новок КЖ-25 и КЖ-25П конструктивно приспособлены для раз­мещения под вагоном, а воздухоохладитель — для монтажа внутри вагона в одной цепи с оборудованием системы принудительной вентиляции. В холодильной установке КЖ-25 (рис. 124) в зави­симости от температуры воздуха внутри вагона осуществляется автоматическое трехступенчатое регулирование холодопроизво­дительности изменением частоты вращения электродвигателя.

Компрессорный агрегат состоит из поршневого V-образного четырехцилиндрового бессальникового компрессора со встроен­ным электродвигателем, установленного через резинометалличе-

Таблица 22

Наименование	КЖ-25	КЖ-25П	КЖВк-25 (две на вагон)
Холодопроизводительность,
	29 (25 000)	29 (25 000)	29 (25 000)
Компрессор........................	ФУБС-15	ФУ-15	ФУБС-15
Число цилиндров....................
Диаметр цилиндров, мм
Ход поршня, мм.....................
Частота вращения вала ком-
прессора, об/мин....
Число ступеней и способ ре-
гулирования холодопро-
	Три ступени, изменением	частоты
		вращения
Установленная суммарная
мощность электродвигате-
лей холодильной уста-
	13,4	13,2	15,5X2
Масса холодильной уста-
Система электроснабжения
	Централи­зованная	Индивидуаль­ная	Централи­зованная
Ток...........................................	Переменный 380/220	Постоянный	Переменный 380/220
Номинальное напряжение, В
Наименование	МАБ-П	«Стоун-Кэрриер»	КЖВС-25
Холодопроизводительность,
	31 (27 000)	25 (21 200)	29 (25 000)
Компрессор........................	5М	5F-40	ФУБС-15
Число цилиндров....................
Диаметр цилиндров, мм		63,3
Частота вращения вала ком-
прессора, об/мин....
Число ступеней и способ ре-
гулирования холодопро-
	Три ступени,	Четыре сту-	Три ступени,
	отжимом	пени, отжимом	изменением
	клапанов	клапанов	частоты вра­щения
Установленная суммарная
мощность электродвигате-
лей холодильной уста-
новки, кВт.......................	14,7	13,4	15,5
Масса холодильной уста-
новки, кг...............................
Система электроснабжения
	Смешанная	Индивидуаль­ная	Централи­зованная
	Переменный	Постоянный	Переменный
Номинальное напряжение, В		ПО	380/220

Рис. 124. Схема холодильной установки КЖ-25:

/ — компрессор; 2 — щит приборов; 3 — реле давления; 4 — фильтр-осуши­тель; 5 — теплообменник: 6 — воздухоохладитель; 7 — колденсатор; 8 — крыльчатки вентиляторов; 9 — электродвигатели вентиляторов; 10 — реси­вер; // — электродвигатель; / — свежий воздух; // — рециркуляционный воздух; 111 — смешанный воздух

ские амортизаторы на сварную раму. На раме смонтирован также конденсаторный агрегат, состоящий из воздушного конденсатора, изготовленного из оребренных труб (поверхностью 150 м²), реси­вера, двух электродвигателей мощностью 1,7 кВт каждый, на валы которых насажены четырехлопастные крыльчатки. Воздухоохла­дитель, конструктивно решенный так же, как и конденсатор, со­стоит из двух секций, общая теплопередающая поверхность которых составляет 100 м². Каждая секция снабжена терморегу-лирующим вентилем. На панели щита, установленного в служеб­ном помещении, размещены приборы автоматического управле­ния и защиты.

Холодильная установка КЖ-25П отличается от предыдущей наличием компрессора с электродвигателем постоянного тока напряжением ПО В. Поэтому компрессор выполнен с сальником и удлиненным концом коленчатого вала для соединения с элек­тродвигателем. Холодильная установка КЖВК-25 полностью унифицирована с установкой КЖ-25, но выполнена для монтажа агрегатов внутри вагона в общей камере. Вагоны с куполом для обозрения местности оборудованы двумя комплектами таких уста-

Рис. 125. Схема холодильной установки МАБ-П:

/ — электродвигатель вентилятора конденсатора; 2 — крыльчатка вентилятора; 3 — конденсатор; 4 — гибкий нагнетательный шланг; 5 — фильтр-осушитель; 6 — нагнетательный вентиль; 7 и 22 — магнитные вентили; 8 — терморегулнрующий вентиль; 9 — распределитель жидкого хладагента; 10 — испаритель; // — участки трубопроводов теплообменника; 12 — угловой запорный вентиль; 13 — реле мак­симального давления; 14 — ручной разобщительный вентиль; 15 — манометр сто­роны всасывания; 16 — манометр стороны нагнетания; 17 — манометр давления масла; 18 — щит приборов; 19 — электродвигатель компрессора; 20 — всасывающий вен­тиль; 21 — компрессор; 23 — ресивер

новок, одна нз которых обслуживает помещения нижнего этажа, а вторая — пассажирский салон под куполом.

Купейные вагоны с индивидуальным электроснабжением по­стройки ГДР для СССР оборудованы холодильными установ­ками МАБ-П (рис. 125) холодопроизводительностью 31 кВт (27 000 ккал/ч). Эта установка принципиально не отличается от аналогичных установок с компоновкой компрессорного и конден­саторного агрегатов под вагоном. Однако оборудование установки МАБ-П собрано в отдельные блоки, которые в эксплуатационных условиях можно быстро заменить. В зимнее время можно снять с вагонов компрессорные и конденсаторные агрегаты для профи­лактического ремонта. Смонтированный под вагоном на единой раме конденсаторный агрегат скомпонован из конденсатора с по­верхностью теплообмена 185 м², изготовленного из алюминиевых труб с выдавленными ребрами, ресивера и осевого вентилятора производительностью 17 120 м³/ч, приводимого в движение элек­тродвигателем мощностью 1,7 кВт. В холодильной установке

отсутствует теплообменник, так как охлаждение жидкого хлада­гента на участке от ресивера до испарителя происходит под дей­ствием холодных паров хладагента, отсасываемых компрессором. В установке применен четырехцилиндровый V-образный компрес­сор, соединенный через эластичную муфту с электродвигателем постоянного тока мощностью 13 кВт.

Холодильная установка МАБ-П позволяет также самим пас­сажирам регулировать температуру воздуха в каждом купе от­дельно, отключая два или три цилиндра компрессора. Оптималь­ный режим работы кондиционера устанавливается автоматически электромагнитными вентилями, промежуточными реле и термо­статами, настроенными на определенную температуру. Работой кондиционера управляют централизованно со щита, установлен­ного в служебном помещении вагона. На щите размещены переклю­чатель режимов и многопозиционный переключатель. Переклю­чатель режимов имеет четыре положения: 1) нулевое; 2) включе­ние водяного отопления; 3) включение электрического отопления; 4) включение системы охлаждения. Многоступенчатым переклю­чателем устанавливают автоматический или ручной способ регу­лирования холодопроизводительности.

Установка имеет следующие приборы защиты: реле макси­мального давления (моноконтроллер), которое срабатывает, если давление в нагнетательном трубопроводе достигнет 17 кгс/см²; реле разности давлений (дифференциальное реле), разрывающее цепь питания электродвигателя при разности давления между всасывающей и нагнетательной сторонами компрессора, равной 6 кгс/см²; термостат, защищающий компрессор от попадания в него влажных паров хладагента.

На железных дорогах СССР эксплуатируются купейные ва­гоны «Микст», построенные в ВНР на заводе им. Вильгельма Пика в г. Дьере. Они оборудованы кондиционерами типа «Стоун-Кэр-риер». Конденсаторный агрегат установки снабжен двумя осе­выми вентиляторами, приводимыми в движение от электродви­гателя мощностью 1,4 кВт при помощи клиновых ремней. Это позволяет при меньших мощности электродвигателя и поверхно­сти теплообмена конденсатора пропустить через него большее количество наружного воздуха, что особенно необходимо для ва­гонов с автономным электроснабжением. Воздухоохладительный агрегат представляет собой единый блок, в котором последова­тельно расположены воздухоохладитель, водяной калорифер, электрокалорифер и вентиляторная установка, засасывающая подаваемый в вагон воздух. Агрегат имеет обводной канал с бай-пасной заслонкой, которая позволяет автоматически изменять тепловую нагрузку на воздухоохладитель благодаря тому, что при ее закрытом положении засасывается только наружный воз­дух. При понижении температуры в вагоне заслонка открывается, и засасывается также часть рециркуляционного воздуха, который поступает в нагнетательный воздуховод минуя воздухоохладитель.

В этой системе применен прессостат (реле минимального да­вления), который выключает компрессор, если давление на сто­роне всасывания оказывается ниже атмосферного. Установка работает автоматически во всех режимах. Холодопроизводитель-ность кондиционера изменяется в результате поочередного авто­матического отключения одного, двух или трех цилиндров ком­прессора в зависимости от тепловой нагрузки на воздухоохлади­тель.

В вагонах с кондиционированием обогащение кислородом цир­кулирующего в них воздуха происходит в результате забора вну­треннего рециркуляционного воздуха и добавления к нему очи­щенного наружного воздуха. Смешанный (рециркуляционный и наружный) воздух после охлаждения нагнетается в воздуховод и распределяется по помещениям вагона. Для обеспечения требуе­мой скорости движения воздуха, равномерного его распределения в помещениях и бесшумности работы системы применяют специаль­ные выпускаемые устройства, например «мультивент», предста­вляющие собой металлический лист с большим количеством мел­ких отверстий, укрепляемый на потолке каждого купе.

§ 45. СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ И ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ

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, непрерывно-

стью 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 ЭВЮ-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;

Рис. 126. Схема системы индивидуального'ч
электроснабжения: 1

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

\1\

защиту электрооборудования от

коротких замыканий, длитель-

ных перегрузок по току и не­допустимых превышений напряжений. Длительная эксплуата­ционная мощность системы при движении поезда 8,(ГкВт.

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 железоникеле-вых 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 КЖ-25П, электрокалорифера, циркуля­ционного насоса и сдвоенного вентилятора; питание, коммутацию и защиту цепей стабилизированного напряжения ПО 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 ПО 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 ПО В, а вентилятора — на 132—150 В.

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 и бытовых приборов как во время движения, так и на стоянках поезда становится возможным лишь при системе централизо­ванного электроснабжения вагонов. Одной из хорошо отработан­ных для практической эксплуатации систем является система централизованного питания электроэнергией состава пассажир­ского поезда из 15 вагонов, оборудованных электрическим отоп-

лением 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) но­
минальной мощностью по 200 кВт. Каждая установка состоит
из двенадцатицилиндрового V-образного четырехтактного дизеля
п трехфазного синхронного генератора ГСФ-200 (номинальное
напряжение 400 В), соединенных при помощи муфты и смонти­
рованных 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) емко­
стью 425 лив двух баках (под вагоном) общей емкостью 7000 л.
Для пуска дизелей предусмотрен стартер, получающий питание
от подзаряжаемой генератором аккумуляторной батареи. Электри­
ческая 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 из 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.

Дата добавления: 2015-08-18