Лекция 12 «Системы электроснабжения пассажирских вагонов»

Системой электроснабжения называют комплекс обору­дования, предназначенный для выработки и распределения электрической энергии потребителям вагона. В зависимо­сти от расположения источников электрической энергии и их использования системы электроснабжения делятся на автономные и централизованные.

Автономная система электроснабжения получила на­ибольшее распространение. В пассажирском вагоне с этой системой имеются собственные источники электрической энергии (генератор и аккумуляторная батарея), обеспечи­вающие питание потребителей электроэнергией при дви­жении и на стоянке. Основным источником электроэнер­гии служит генератор, который приводится во вращение от оси колесной пары вагона с помощью специального привода. Применяются генераторы постоянного и пере­менного тока. Для автономных систем с приводом генера­тора от оси колесной пары приняты два стандартных на­пряжения: для вагонов без кондиционирования воздуха 50 В, для вагонов с кондиционированием воздуха 110 В.

Упрощенная схема системы электроснабжения с генера­тором постоянного тока параллельного возбуждения неболь­шой мощности (около 5 кВт) показана на рис. 6.1. При движе­нии поезда электрическая энергия подается потребителям от генератора 1. Генератор подключается в работу при скорости движения поезда более - 30-40 км/ч, когда его напряжение выше напряжения аккумуляторной батареи 6. При этом диод 4, выполняющий функцию бесконтактного переключающего устройства, открывается, и батарея начинает заряжаться. В цепь параллельной обмотки возбуждения 3 генератора включен регулятор напряжения 2, который автоматически из­меняет ток возбуждения, чтобы напряжение генератора не за­висело от скорости поезда и постепенно повышалось по мере заряда аккумуляторной батареи. Электрические лампы 11 и сигнализации 12 питаются от сети 10 стабилизированного на­пряжения U₂, поддерживаемого на заданном уровне автома­тически регулируемым резистором 9 (регулятором напряже­ния сети освещения), в котором гасится часть U₃, напряжения генератора. В рассматриваемой системе номинальное напря­жение сети освещения U₂ составляет 54 В. Величина U₃ зависит от степени заряженности аккумуляторной батареи и равняет­ся 2-13 В. Силовые нагрузки - электродвигатели 7, электро­нагревательные приборы 8 - подключаются непосредственно к цепи генератор - батарея и питаются от общей сети 5 с на­пряжением U₁, меняющимся в пределах 56 -67 В.

Рис. 6.1. Упрощённая схема системы электроснабжения с генератором постоянного тока

При низкой частоте вращения генератора, когда его на­пряжение станет меньше напряжения аккумуляторной ба­тареи, диод 4 запирается и потребители автоматически пе­реключаются на питание от батареи. Одновременно диод предотвратит протекание обратного тока от аккумулятор­ной батареи к генератору. На вагонах более раннего выпуска с такой системой элек­троснабжения роль переключающего устройства выполняет реле обратного тока. Мощность основных потребителей в такой системе электроснабжения составляет для сети освеще­ния лампами накаливания 0,5-0,7 кВт, для преобразователя напряжения сети люминесцентного освещения 1,2-2 кВт, электродвигателя принудительной вентиляции 0,8-1,4 кВт, электродвигателя компрессора охладителя питьевой во­ды 0,2-0,3 кВт, электродвигателя циркуляционного насоса отопления 0,2-0,5 кВт, электрокипятильника 2,2 2,8 кВт.

Упрощенная схема системы электроснабжения с генера­тором переменного тока мощностью 8 кВт со смешанным возбуждением показана на рис. 6.2. Основным источником электроэнергии в рассматриваемой системе служит трех­фазный двухобмоточный генератор 3 индукторного типа. Генератор на выходе выпрямителя 14 основной обмотки 2 имеет стабилизированное напряжение U₂ равное 50 В, которое прикладывается к потребителям 13, 10, 12, а на выходе выпрямителя 5 дополнительной обмотки 4 напряжение U₃ которое может изменяться регулятором заряда батареи в пределах 5-22 В и в сумме с напряжением U₂, обеспечивает повышенное напряжение, необходимое для заряда аккумуляторной батареи 11.

Рис. 6.2. Упрощенная схема системы электроснабжения с генератором переменного тока

Напряжение на потребителях 13, 10, 12 поддерживает­ся стабильным с помощью тиристорного регулятора 15, который автоматически в параллельной обмотке 1 изменя­ет ток возбуждения I_В генератора при изменении часто­ты вращения генератора и его нагрузки. Регулятор заря­да батареи выполнен в виде магнитного усилителя 6 и в зависимости от времени года (температуры наружного воз­духа) и условий движения поезда поддерживает необходи­мый уровень напряжения U₃, т.е. зарядного напряжения U₁.

Переключающее устройство для подключения потреби­телей к аккумуляторной батарее на стоянках и под­ключения ее на заряд при движении поезда выполнено в виде контактора с двумя парами контактов 8 и 9. При ско­рости движения поезда ниже 30 км/ч питание потребителей 13, 10 и 12 осуществляется от аккумуляторной батареи че­рез контакты 9 контактора. При более высокой скорости контактор срабатывает, при этом контакт 9 размыкается, потребители отключаются от батареи и автоматически пе­реводятся на питание от выпрямителя 14 основной обмотки генератора, а контакт 8 замыкается и батарея автоматичес­ки подключается на заряд к суммарному выходному напря­жению и, выпрямителей 14 и 5.