| Электровозы и электропоезда используют для движения электрический ток, черпаемый из контактной сети. Поскольку в контактной сети может быть ток двух видов: постоянный или переменный, то и электровозы бывают постоянного тока, переменного тока и комбинированные.
Электровозы обладают рядом преимуществ перед другими локомотивами. Они имеют очень высокий КПД и простую конструкцию, обладают очень выской надёжностью и сравнительно низкой стоимостью, позволяют при торможении переключать электродвигатели на генераторы, при этом экономя до 30% электроэнергии. Единственный недостаток электровоза-необходмость строительства дорогой контактной сети. Поэтому электровозы и применяются в основном на участках с интенсивным движением.
Если говорить о том, какие электровозы лучше, постоянного или переменного тока, то следует заметить, что каждый из этих видов электровозов имеет свои преимущества и свои недостатки. Электровозы перемнного тока более экономичны, поскольку регулирование числа оборотов в них осуществляется регулятором частоты; их асинхронный двигатель переменного тока более дешёв и надёжен по сравнению с двигателем постоянного тока. Однако они имеют два существенных недостатка, заключающихся в необходимости установки трансформатора для понижения напряжения, в то же время как в электровоз постоянного тока поступает уже нужное напряжение 3 кВ; кроме того, асинхронные двигатели невозможно переключать на генераторы для электроторможения.
Как и любой локомотив, электровоз состоит из ходовой части, рамы и кузова. На крыше на четырёх фарфоровых изоляторах крепится пантограф, забирающий ток из контактной сети. Пантограф состоит из лыжи, рамы, пружин, подъёмника и проводов. Рама состоит из небольших трубок, для того, чтобы при возникновении какого либо препядствия на пути сломался пантограф, а не рвался провод. Лыжа токоприёмника касается провода при движении и забирает из него ток. В неё имеються графитные вставки, для того, чтобы не стирался провод. Пружины удерживают пантограф в поднятном состоянии и прижимают его к проводу. Подъём и опускание пантографа осуществляется с помощью гидравлического подъёмника. Провода передают ток от пантографа в электровоз.
В электровозе ток вначале проходит через трансформатор, где его напряжение понижается (если это электровоз переменного тока), а затем идёт в обмотку собственных нужд, в обмотку дополнительных нужд и на электродвигатели через регулировочный механизм. Регулировочный механизм служит для регулирования силы тяги и числа оборотов двигателя и соединён с контроллером машиниста. В электровозе переменного тока применяется преобразователь частоты, а в электровозе постоянного тока-реостат. Для лучшего понимания вкратце рассмотрим конструкцию двигателей постоянного и переменного тока.
В двигателе постоянного тока в статоре закрепляются две катушки, а ротор также состоит из двух обмоток. Ток подаётся в двигатель через коллектор со щётками. Коллектор представляет собой два металлических полукольца (кольцо, разделённое двумя изолирующими вставками), укреплёнными на валу ротора и соединёнными с катушками ротора. Две щётки прижимаються к своим кольцам и подают в них ток. Ток также подаёться в две катушки статора. Когда подаёться ток, отрицательный полюс катушки ротора притягивается к положительному полюсу катушки статора, и наооборот. Вследствии этого ротор поворачивается на пол-оборота. После того, как он сделал пол-оборота, щётки прижимаются уже каждая к другому полукольцу. Теперь катушки ротора как бы меняються местами (северная катушка становиться южной, и наооборот). Теперь ротор делает следующие пол-оборота. Всё повторяется сначала.
Электродвигатель переменного тока, получивший название трёхфазного асинхронного, работает иначе. Он использует частоту тока для вращения ротора. В нём по внутренней окружности статора устанавливаются три катушки на равном расстоянии друг от друга. Ротор представляет собой простой стержень, обмотанный проволокой, с металлическими продольными вставками (похоже на “беличье колесо”). Когда в катушки подаётся ток, в одной из катушек он достигает наибольшего значения, в то же время как в остальных он почти отсутствует. Потом, он возникает в следующей катушке, а в других пропадает. Получается, что магнитное поле этого тока как бы “бегает” по окружности статора, увлекая за собой ротор. Чем выше частота тока, тем быстрее это магнитное поле “бегает”, и, следовательно, тем выше скорость вращения ротора.
Так вот, элекрический ток, пройдя через преобразователь частоты или реостат, подаётся на двигатели. Двигатели укреплены на тележках локомотива и связаны с колёсами. Через колёса ток подаётся в рельсы, и через рельсы-обратно на электростанцию. То есть, контактный провод отходит от положительного полюса источника тока, а один из рельсов-от отрицательного.
От обмотки собственных нужд питаються радиаторы отопления кабины, компрессоры, вентиляторы охнаждения электродвигателей. От обмотки дополнительных нужд в вагоны для отопления и других нужд подаёться ток напряжением 3 тысячи вольт. В вагонах при необходимости его напряжение уменьшаеться. Также, читайте статьи “Общее управление электровозами” и “Управление электровозами ЧС4, ЧС8”. | |
