Автономная система электроснабжения

 

 

При автономной системе электроснабжения источники электроэнергии расположены только непосредственно на вагоне. На пассажирских вагонах в качестве источников электроэнергии используются генераторы с приводом от оси колесной пары и аккумуляторные батареи. На вагонах без системы конди­ционирования воздуха в электрической сети вагона номинальное напряжение 50 В, на вагонах с кондиционированием воздуха с целью снижения потерь мощности в сети при больших токах нагрузки номинальное напряжение повы­шено до 110 В. Принципиальная схема силовых цепей автономной системы электроснабжения с индукторным генератором переменного тока и с системой кондиционирования воздуха показана на рисунке 1.

Мощность генератора у вагонов с системой кондиционирования воздуха составляет 30-35 кВт, при номинальном напряжении в сети вагона – 110 В. Ос­новным преимуществом системы электроснабжения с приводом генератора от оси колесной пары является то, что питание электрических потребителей в ка­ждом вагоне не зависит от внешних источников электрической энергии. Вслед­ствие этого обеспечивается высокая эксплуатационная маневренность пасса­жирских вагонов (возможность передачи вагонов из одного поезда в другой и их отцепки от локомотива и от поезда без нарушения нормального электро­снабжения других вагонов, легкость переформирования поездов и т.д.). Авто­номная система электроснабжения обеспечивает также резервирование элек­троснабжения. В случае выхода из строя собственного генератора электриче­скую сеть вагона можно подключить к сети соседнего вагона.

При скорости поезда выше 35-40 км/ч все потребители получают питание от подвагонного генератора G, а аккумуляторная батарея GВ находится в режи­ме зарядки от зарядного устройства А3. На современных вагонах устанавлива­ются генераторы переменного тока, которые проще по конструкции и более на­дежны в эксплуатации по сравнению с генераторами постоянного тока. В связи с этим электропотребители подключены через выпрямительный мост V1. При изменении скорости движении и тока нагрузки напряжение генератора остается неизменным за счет регулирования тока в обмотке возбуждения Wо.в. регулято­ром напряжения генератора А1.

Во время стоянки и при низкой скорости движения потребители получа­ют питание от аккумуляторной батареи СВ. Когда вагон находится на длитель­ной стоянке – в отстое, потребители получают питание от внешнего источника питания через блок внешнего источника электроэнергии А4,преобразующий переменное трехфазное напряжение внешней сети 380/220 В в переменное трехфазное напряжение 142 В, которое выпрямляется так же, как и переменное напряжение генератора через трехфазный выпрямительный мост V1.

Основными потребителями электроэнергии являются:

1 электродвигатели приводов компрессора, вентилятора вагона, вентиля-тора конденсатора, водяного насоса М1 – М4;

2 лампы накаливания Н;

3 люминесцентные лампы L;

4 нагревательные элементы электрокалорифера ЕК1 – ЕК2;

5 электропечи Е1 – Е12;

6 электрокипятильник ЕН1;

7 электронагреватели баков горячей воды ЕН2 – ЕН3.

Для коммутации силовых цепей используются электромагнитные контак­торы К1 – К10 и выключатели S1 и S2. Защита электрических цепей от пере­грузки осуществляется автоматическими выключателями Q1 – Q5, а от корот­кого замыкания – плавкими предохранителями F1 – F5. Основным видом ото­пления при данной системе является водяное. Электропечи и электрокалорифер в переходный период времени года (весной, осенью) используются в качестве электрического отопления, а зимой служат для поддержания постоянства тем­пературного режима, компенсируя инерционность водяного отопления.

Повышенное напряжение 142 В необходимо для зарядки аккумуляторной батареи, при этом сеть освещения лампами накаливания Н подключена через регулятор напряжения А2, обеспечивающий питание сети освещения номи­нальным напряжением 110 В.

Автономная система электроснабжения с приводом генератора от оси ко­лесной пары кроме преимуществ автономности имеет ряд существенных недос­татков, ограничивающих перспективность ее развития. Основной недостаток – это энергозатратность системы в целом. Вращение генераторов от оси колес­ной пары осуществляется за счет силы тяги локомотива. Если учесть потери энергии в электроприводе локомотива, потери энергии в приводе генератора, потери мощности в самом генераторе, то в пассажирском поезде с вагонами, оборудованными климатической установкой, затраты тяги локомотива на рабо­ту генераторов вагонов составляют 20-25 %.

Мощность подвагонного генератора ограничена моментом, который можно передать от колесной пары, так как он определяется силой сцепления колеса с рельсом. С учетом затрат на техническое обслуживание и ремонт ма­шин и аппаратов системы автономного энергоснабжения с приводом генерато­ра от оси колесной пары стоимость электроэнергии в 5-10 раз выше, чем при системе централизованного электроснабжения. Привод от оси колесной пары увеличивает необрессоренную массу ходовых частей, ухудшая этим динамиче­ские качества вагона и увеличивая изнашиваемость колес колесной пары с при­водом генератора, появляется большая вероятность заклинивания колесной па­ры при торможении.