Грузовой электровоз

Электровоз ВЛ15 и его модификации

«Электровоз ВЛ15 и его модификации
2-04-2016 5 024 0

Значительным этапом повышения единичной мощности и силы тяги (после системы многосекционной электротяги на постоянном токе) стало создание в 1984 г.

Значительным этапом повышения единичной мощности и силы тяги (после системы многосекционной электротяги на постоянном токе) стало создание в 1984 г. Тбилисским электровозостроительным заводом двенадцатиосного двухсекционного электровоза серии ВЛ15 № 001 мощностью 9000 кВт (рис. 1). При новых бандажах колесных пар он имеет следующие тяговые характеристики: максимальная скорость — 100 км/ч (по конструкции ходовых частей — 110 км/ч), минимальный радиус кривых пути — 125 м со скоростью 10 км/ч. Масса электровоза в рабочем состоянии — 300 т (нагрузка от оси колесной пары на рельсы составляет 25 тс).

Его механическая часть была изготовлена на Новочеркасском электровозостроительном заводе и максимально унифицирована с экипажной частью локомотива переменного тока ВЛ85. Особенность последней — применение кузовов, опирающихся на три двухосные бесшкворневые тележки, а также использование передачи тягового и тормозного усилия от тележки к кузову с помощью наклонных тяг. На новом электровозе ВЛ15 были установлены тормозные приборы, пневматическое оборудование, тормозная рычажная передача от электровоза ВЛ85.

На локомотивах ВЛ15 сохранены тяговые редукторы электровозов ВЛ10 и ВЛ11 с передаточным отношением зубчатой передачи 88/23. Электровоз ВЛ15 № 001 был оснащен тяговыми двигателями ТЛ-ЗБ мощностью часового режима 750 кВт и частотой вращения якоря 790 об/мин при токе 535 А. Мощность продолжительного режима составляет 700 кВт, частота вращения якоря — 810 об/мин при токе 500 А, максимальная частота — 1690 об/мин. Напряжение на коллекторе — 1500 В, расход охлаждающего воздуха — 110 м3 /мин. Масса двигателя — около 5000 кг. Его выбрали по положительным результатам сравнительных испытаний двигателей ТЛ-ЗА и ТЛ-ЗБ.

Двигатель ТЛ-ЗБ по своим установочным размерам взаимозаменяем с двигателем ТЛ2К-1, применяемым на электровозах серий ВЛ10 и ВЛ11. Принципиальная электрическая схема двенадцатиосного электровоза серии ВЛ15 № 001 (черт. ИДБШ.661.151.001.ЭЗ) разработана с учетом опыта эксплуатации шестиосных электровозов серий ВЛ22М, работавших по системе многих единиц, а также ВЛ23 и ЧС2. Она выполнена на более высоком техническом уровне с использованием возможностей полупроводниковой техники.

Для питания обмоток возбуждения тяговых двигателей электровоза ВЛ15 № 001 используется тиристорный преобразователь с системой автоматического управления рекуперативным торможением (САУРТ). Статистический преобразователь каждой секции состоит из инвертора, трансформаторов и регулируемых полупроводниковых вентилей. Он выполнен на основе параллельного инвертора напряжения со встречными диодами и самокоммутацией тиристоров последовательным колебательным контуром. Преобразователь имеет мощность 58 кВт, вторичное напряжение — 365 В и ток — 600 А, работает на частоте 300... 320 Гц. Масса преобразователя составляет 2500 кг (для сравнения — машинный преобразователь НБ-436В имеет массу 1900 кг).

В режиме рекуперативного торможения, как и в режиме тяги, электровоз ВЛ15, оборудованный тиристорным преобразователем, может работать на трех группах соединений тяговых двигателей.

На ВЛ15, как и на всех шестиосных локомотивах, обеспечивается равномерное, кратное деление напряжения на зажимах тяговых двигателей при их перегруппировках — 500, 1000, 1500 В (вместо 375, 750 и 1500 В, применяемого на восьмиосных машинах). Это позволяет равномерно распределять зоны регулирования скорости движения: 0... 13, 13... 25 и 29... 46 км/ч, что, в свою очередь, способствует сокращению потерь в пусковых резисторах и снижает их мощность.

Система реостатного пуска при трех соединениях тяговых двигателей предусматривает зону регулирования скорости движения на ходовых позициях контроллера машиниста за счет применения четырех ступеней ослабления возбуждения (75, 55, 43 и 36 %). Для этого на каждой секции ВЛ15 установлены по четыре индуктивных шунта типа ИШ-089.

Схемой предусмотрена возможность работы на последовательном соединении 12-ти тяговых двигателей двух секций для маневровых передвижений и в случаях повреждений двигателей. При этом переключение на последовательное соединение шести двигателей осуществляется с разрывом силовой цепи.

Тяговые двигатели каждой секции на ВЛ15 № 001 переключаются с одного соединения на другое при помощи двух пятипозиционных групповых переключателей типа ПКГ-020 (с семью контакторными элементами) и ПКГ-20-01 (с десятью контакторными элементами). В комплекте установлены блоки выпрямительных полупроводниковых вентилей (один блок из 20-ти вентилей — для пересоединения двигателей с последовательного на последовательно-параллельное соединение; второй блок из 24-х вентилей — с последовательнопараллельного на параллельное соединение).

Переход с одного вида соединения на другое с использованием полупроводниковых вентилей (вентильный переход) происходит без больших провалов силы тяги. Ток снижается не более чем на 28 % за 0,15 с.

Направление вращения тяговых двигателей электровоза изменяется реверсивными четырехкулачковыми переключателями ПКГ-053 (первый — третий тяговые двигатели) и ПКГ-053-1 (четвертый — шестой) за счет изменения направления тока в обмотках их якорей. Переключение электрооборудования из тяги в тормозной режим (рекуперацию) и обратно производится двумя семикулачковыми двухпозиционными тормозными переключателями ПКТ-056 и ПКТ-056-1, расположенными в каждой секции электровоза. Аварийное отключение тяговых двигателей обеспечивается с помощью кулачковых переключателей ПКД-006, ПКД-006-1 и ПКД-011 (по четыре на электровоз).

Рис. 2. – Схема расположения оборудования на электровозе ВЛ15 Рис. 2. – Схема расположения оборудования на электровозе ВЛ15

1 — пульт управления; 2, 54 — антенны радиостанции; 3, 53 — грозоразрядники; 4, 13 — токоприемники; 5, 14 — блоки пусковых резисторов; 6 — антенна радиостанции КВ-диапазона; 7, 12 — индуктивные шунты; 8,11, 42, 45 — мотор-вентиляторы с генераторами управления; 9, 44 — воздухозаборные жалюзи; 10, 43 — мотор-компрессоры; 15 — блок балластных резисторов; 16, 37 — главные воздушные резервуары; 17, 27, 32, 38, 46, 56 — пускорегулирующие электропневматические контакторы; 18 — быстродействующий контактор БК-7Т; 19 — переключатель тяговых двигателей с последовательного на последовательно-параллельное соединение; 20, 28, 62, 66 — наклонные тяги для передачи усилий от тележек на раму кузова; 21 — кулачковый режимный переключатель; 22, 57 — кулачковый реверсивный переключатель; 23 — тормозной цилиндр; 24, 26, 47, 49 — отключатели тяговых двигателей; 25, 58 — кулачковые тормозные переключатели; 29 — панель управления АПУ-10; 30, 59 — аккумуляторные батареи; 31, 41 — панели зажимов проводов цепей управления; 33 — блок счетчиков электроэнергии и датчиков боксования; 34 — быстродействующий выключатель БВП-5; 35, 65 — блоки панелей резисторов вспомогательных машин; 36, 55 — приемные катушки АЛСН; 39 — переключатель мотор-вентиляторов; 40 — блок промежуточных реле; 48 — блок аппаратов низковольтных цепей управления; 50 — токоведущая шина; 51 — групповой переключатель двигателей с последовательно-параллельного на параллельное соединение; 52 — блок электромагнитных реле; 60 — блок управления статическим тиристорным преобразователем; 61 — статический тиристорный преобразователь или электромашинный преобразователь НБ-436В; 63 — электромагнитные контакторы вспомогательных цепей; 64 — быстродействующий выключатель БВЗ-2 цепей вспомогательных машин.

В отличие от ранее выпущенных электровозов постоянного тока, на ВЛ15 применены электропневматические контакторы нового размерного ряда. Ранее их использовали только на локомотиве ВЛ84 (1980 г.), а затем, с 1983 г., на электровозах переменного тока серии ВЛ80. Новые аппараты рассчитаны на коммутацию тока 630 А, в то время как их предшественники — только 500 А. В качестве линейных и реостатных контакторов применены электропневматические ПК-360, в цепях ослабления возбуждения — ПК-358.

Высоковольтное оборудование и цепи тяговых двигателей защищены от токов короткого замыкания быстродействующими выключателями БВП5-02, вспомогательные электрические машины — быстродействующим выключателем БВЗ-2, что обеспечивает раздельную защиту цепей.

Управляют электровозом с помощью контроллера машиниста КМЭ-001, размещенного в пульте управления. Штурвал (главная рукоятка контроллера) расположен на верхней панели пульта управления, привод соединен с главным валом контроллера через цепное устройство.

Главная рукоятка контроллера машиниста имеет 46 позиций (позиции 20, 35 и 46 являются ходовыми), реверсивно-селективная рукоятка — пять. С помощью тормозной рукоятки, выполненной в виде рычажка и расположенной на пульте машиниста, задают тормозное усилие режима рекуперации.

Второй электровоз ВЛ15 был изготовлен в конце 1985 г. Его механическую часть изготовили на тбилисском заводе и в дальнейшем применяли на других локомотивах этой серии. На электровозах ВЛ15 № 002, 037 — 044 установлены преобразователи НБ-436В, что ограничивает применение рекуперативного торможения на последовательном и последовательно-параллельном соединениях двигателей.

Впроцессе производства электровозов ВЛ15 в их конструкцию и электрические схемы вносили различные изменения, улучшившие работу электровоза.

С № 002, как и на электровозах серий ВЛ10У с № 1020 и ВЛ118 с № 546, были увеличены диаметры отверстия в верхнем шарнире люлечного подвешивания под стержень со 100 до 130 мм и угол наклона стержня с 14° до 17°. Для повышения надежности дугогасительных камер электро- пневматические контакторы ПК-360 были заменены более мощными ПК-005.

На № 004 — 006, подобно конструкции тепловоза ТЭП70, изменили место установки буферных фонарей и прожектора. С № 005 (1986 г.) внедрили новую принципиальную электрическую схему (черт. ИДБШ. 661.151 002.ЭЗ), которая содержит ряд существенных изменений:

  • электропневматические контакторы ПК-360 заменены на усовершенствованные ПК-005;
  • пятипозиционный переключатель ПКГ-020 заменен двумя двухпозиционными переключателями, один из которых переключает тяговые двигатели с последовательного на последовательно-параллельное, второй — с последовательно-параллельного на параллельное соединение;
  • контроллер машиниста КМЭ-001 заменен более надежным КМЭ-004 (черт. 6ТЕ.249.023).
Кроме того, на локомотивах начали устанавливать односторонние наклонные тяги для передачи тягового усилия средних тележек секций (аналогично примененным на первой и третьей тележках).

С № 011 в опорах кузова средних тележек вместо двух пружин применены одинарные пружины, как на электровозах ВЛ85 № 013 — 032

ЭЛЕКТРОВОЗЫ ВЛ15С

Первые электровозы ВЛ15 не предназначались для работы по системе многих единиц, поскольку считали, что одновременное использование 24 тяговых двигателей недопустимо по условиям эксплуатации устройств электроснабжения.

Однако, предполагая такую возможность, были изготовлены электровозы ВЛ15 № 024, 026 (1988 г.) и 028, 032 оборудованные четырьмя розетками РУ-51М для соединения трех секций или двух электровозов по системе многих единиц. Они получили обозначение ВЛ15с.

Электровоз ВЛ15С Электровоз ВЛ15С

На первых трех локомотивах ВЛ15С устанавливали контроллеры машиниста КМЭ-004, черт. 6ТЕ.264.023, на последующих — по черт. 6ТЕ264.027. Электровоз ВЛ15С №032 был представлен на международной выставке «Железнодорожный транспорт-89».

На электровозе ВЛ15С №036, в качестве эксперимента, для привода вентилятора использовали двигатель постоянного тока ТЛ-124 мощностью 53,9 кВт. Аналогичный двигатель применили для привода вентилятора на электровозах ВЛ11М № 419 и 446.

ЭЛЕКТРОВОЗЫ ВЛ15А

В 1988— 1989 гг. по заказу производственного объединения «Апатит» (г. Кировск Мурманской области) были изготовлены шесть электровозов без рекуперативного торможения. Они получили обозначение ВЛ15А № 001 — 006. Их упрощенная электрическая схема получила обозначение ЗТЕ.000.038.ЭЗ. Сцепная масса электровозов ВЛ15А с 0,67 объема запаса песка составляет 200 т.

Электровоз ВЛ15А Электровоз ВЛ15А

Электровоз ВЛ15 № 001 в сентябре 1985 г. поступил для опытной эксплуатации на Свердловскую дорогу, где специалисты Уральского отделения ВНИИ железнодорожного транспорта провели необходимые тягово-энергетические испытания. Они подтвердили соответствие основных технических характеристик расчетным параметрам.

Электровозы ВЛ15 № 002 (1985 г.) и № 003 (1986 г.) были направлены в депо Свердловск-Сортировочный и Чусовская, где эксплуатировались до 1990 г. Затем их передали в депо Иркутск-Сортировочный Восточно-Сибирской дороги, куда поставлялись электровозы серий ВЛ15 и ВЛ15е № 004 — 036. Локомотивы ВЛ 15 № 037—043 (1990 г.) поступили в депо Кандалакша Октябрьской дороги.

В ноябре 1995 г. в связи с переводом участка Зима — Слюдянка Восточно-Сибирской дороги с постоянного тока 3000 В на переменный ток напряжением 25 кВ электровозы ВЛ15 были направлены в депо Кандалакша.

В 1999 г. локомотивы ВЛ15 № 026 — 032 и ВЛ15С № 024 — 032 впервые были использованы в трехсекционных сцепах для вождения тяжеловесных поездов на участках сложного профиля пути.

ЭЛЕКТРОВОЗЫ 4Е1 И 4Е10

Для вождения легковесных пассажирских поездов Тбилисским АО «Электровозостроитель» в 1999 — 2003 гг. по заказу Грузинской железной дороги были построены четырехосные электровозы постоянного тока 4Е1 и 4Е10. В октябре и декабре 1999 г. изготовили локомотивы 4Е10 № 001 и 692, в феврале и сентябре 2000 г. — 4Е1 № 001, 002.

Электровозы 4Е1. При их изготовлении использовали кузов электровоза Э13 и тяговые двигатели ТЛ-ЗБ.

Сцепная масса новой машины составила 90 т, нагрузка от оси колесной пары на рельсы — 22,5 тс, конструкционная скорость — 120 км/ч, передаточное отношение тягового редуктора — 81/30 (2,7). Сила тяги часового режима была снижена до 16,2 тс, скорость часового режима составила 66,25 км/ч, сила тяги длительного режима — 14,8 тс, скорость длительного режима 66,25 км/ч. Минимальный радиус проходимой кривой участка пути при скорости 10 км/ч равен 125 м.

На 4Е1 тяговое и тормозное усилия передаются от рам тележек к раме кузова электровоза за счет наклонных тяг. На каждой тележке установлены тормозные цилиндры типа 502Б диаметром 14 дюймов.

Электровоз оснащен двумя быстроходными четырехцилиндровыми двухтактными компрессорами ПК-3,5 (вместо КТ-6Эл) производительностью 3,5 м3/мин, для привода которых использован двигатель постоянного тока ТБ-121 мощностью 25 кВт с частотой вращения якоря 927 об/мин (сопротивление добавочного резистора 33,9 Ом). Масса компрессора — 315 кг, масса двигателя — 970 кг.

Электровоз 4Е1 Электровоз 4Е1

Пусковые резисторы и тяговых двигатели охлаждаются центробежными вентиляторами Ц12-40 с приводом от электродвигателя ТБ-120 мощностью 30 кВт (при токе 12 А) с частотой вращения якоря 1100 об/мин. Его масса — 1010 кг. Чтобы уменьшить шум и вибрацию в кабинах машиниста, два мотор-компрессора и два мотор-вентилятора расположены в машинном отделении между двумя высоковольтными камерами. На электровозах 4Е1 применена типовая электрическая аппаратура и тормозное оборудование, установлены два токоприемника Т-5М-1-03.

Локомотивы оборудованы устройствами электрического отопления пассажирских вагонов и электропневматическим тормозом. На них установлено по одному воздухораспределителю № 292 и № 305-001, реле давления № 404, по два крана машиниста № 395-000-3 и крана вспомогательного тормоза № 254.

Питание цепей управления и заряд аккумуляторных батарей обеспечиваются усовершенствованным устройством стабилизации напряжения и электронным модулем управления с двойным резервированием, которые расположены на агрегате регулятора напряжения и заряда аккумуляторной батареи типа 20КН-125.

На этих машинах применена система контроля, сигнализации положения защитных аппаратов и режимов работы электрооборудования. Для измерения тока и напряжения тяговых двигателей используются специальные трансформаторы и низковольтные измерительные приборы, расположенные на пульте машиниста.

В кабинах машиниста установлены компактные пульты управления с встроенными контроллерами. Главная рукоятка контроллера машиниста (штурвал) 5М-004 имеет, кроме нулевой, 32 фиксированные позиции. Для управления электровозом в режиме рекуперативного торможения используются 18 позиций контроллера.

Ослабление возбуждения регулируют с помощью реверсивно-режимной (реверсивно-селективной) рукоятки. Она имеет девять фиксированных положений:

  • 0 — нулевое (соответствует отключенному состоянию цепей тяговых двигателей);
  • М — для пуска и разгона электровоза на последовательном и параллельном соединениях тяговых двигателей при движении вперед и назад;
  • ОВ1, ОВ2, ОВЗ и ОВ4 — для разгона электровоза за счет ослабления возбуждения тяговых двигателей (80, 64, 51,43 %);
  • БиР — для управления электровозом в режиме рекуперативного торможения при движении вперед на параллельном и последовательном соединениях тяговых двигателей.
Электрическая схема 4Е1 выполнена на основе принципиальной схемы электрических цепей электровозов ВЛ11М № 419, 446 и Э13 № 001, 002.

Для регулирования скорости движения применяются две группы соединения тяговых двигателей: последовательное (четыре двигателя) и параллельное (две параллельных группы по два двигателя последовательно). Пересоединение тяговых машин осуществляется с использованием полупроводниковых вентилей и двух индивидуальных сдвоенных электропневматических контакторов ПК-005 вместо групповых переключателей. На ходовых позициях 18 и 32 скорость движения можно регулировать за счет ослабления возбуждения (80, 64, 51 и 43 %).

Величина сопротивления пусковых резисторов составляет 15,733 Ом при ослаблении возбуждения тяговых двигателей на первой позиции контроллера машиниста 64 %. Включение и отключение цепи тяговых двигателей производится семью индивидуальными электропневматическими контакторами типа ПК-359. Пусковые резисторы выводят 15 индивидуальных электропневматических контакторов ПК-128 (модификация контактора ПК-360).

Схема электровоза предусматривает аварийное дистанционное отключение раздельно одного или двух тяговых двигателей. Их защищает быстродействующий выключатель БВП5-02 с током уставки 2600 А, а вспомогательные машины — быстродействующий автоматический выключатель БВЗ-2 с током установки 300 А.

На электровозе 4Е1 предусматривалось применение рекуперативного торможения с питанием обмоток возбуждения тяговых двигателей от статического преобразователя производства фирмы ЕиРЕС. Однако на первых локомотивах это решение не было реализовано, так как преобразователь был изготовлен лишь в 2001 г.

В 2003 — 2004 гг. статическими преобразователями типа 11-СВ.01, которые использовали для независимого возбуждения тяговых двигателей в тяговом режиме и при рекуперативном торможении, были оборудованы три электровоза. Вместо реле рекуперации и реле моторного тока на них применили блок полупроводниковых вентилей с самовентиляцией. Особенностью схемного решения электровоза 4Е1 является автоматическое переключение мотор-вентиляторов с низкой частоты вращения на высокую с применением полупроводниковых вентилей. Благодаря этому был снят электропневматический переключатель ПВ-021.

Электровозы 4Е10

При изготовлении электровозов 4ЕЮ использовали кузова, механическое оборудование и тяговые двигатели электровозов ВЛ10 и ВЛ11. Первый электровоз был построен в 1999 г. с использованием одной секции электровоза ВЛ10. На нем были установлены тяговые двигатели ТЛ-2К1.

Сцепная масса локомотива составила 92 т, нагрузка от колесной пары на рельс — 23 тс, передаточное отношение тягового редуктора— 3,826 (88/23), конструкционная скорость — 100 км/ч. Сила тяги часового режима была повышена (по сравнению с подобным показателем локомотива 4Е1) до 19,36 тс, скорость часового режима — снижена до 48,7 км/ч. Сила тяги длительного режима достигла 15,65 тс, скорость длительного режима — 51,2 км/ч. Минимальный радиус проходимой кривой участка пути при скорости 10 км/ч равен 15 м.

Тяговое и тормозное усилия передаются от тележек на раму кузова через шкворневые устройства. Воздухозаборные жалюзи расположены на боковинах кузова. Электровоз оборудован рекуперативным тормозом. Принципиальная электрическая схема и оборудование электровозов 4Е10 — как на машинах 4Е1. Контроллер машиниста БМ-ООЗ выполнен с использованием конструкторских решений, примененных при изготовлении контроллеров КМЭ-20.

Электровоз 4Е10 Электровоз 4Е10

Электровоз 4Е10 № 692 был построен в 1999 г. с использованием одной секции электровоза ВЛ118 № 692. Локомотив оснащен реостатным тормозом, выполненным по схеме перекрестного (циклического) соединения якорей и главных полюсов тяговых двигателей. Пусковые резисторы используются в качестве тормозных. Поэтому величина их сопротивления увеличена до 18,74 Ом. Вследствие этого на первой позиции контроллера машиниста отпала необходимость в применении ослабления возбуждения тяговых двигателей.

Контроллер машиниста электровоза 4Е10 № 692 БМ-ООб выполнен с использованием конструкторских решений, примененных при изготовлении контроллера машиниста КМЭ-20 электровоза ВЛ11М.

Реверсивно-режимная рукоятка контроллера машиниста имеет следующие фиксированные положения:

  • 0 — нулевое (соответствует отключенному состоянию цепей тяговых двигателей);
  • М — для пуска и разгона электровоза на последовательном и параллельном соединениях тяговых двигателей при движении в тяговом режиме;
  • Б и Р — для выбора режима реостатного торможения при движении вперед на параллельном или последовательном соединении тяговых двигателей.
Главная рукоятка контроллера 5М-005 выполняет функции регулирования режима тяги (32 позиции) и реостатного торможения (18 позиций). Рукоятка контроллера, выполнявшая функции тормозной и регулирования ослабления возбуждения, сохранила только функции для разгона электровоза за счет ослабления возбуждения тяговых двигателей (80, 64, 51 и 43 %).

Тормозное оборудование заимствовано от электровоза ВЛ11М. Вспомогательные электрические машины и электрическая аппаратура на 4Е10 такие же, как на электровозах 4Е1. Включение тяговых двигателей в электрическую цепь производится с помощью 10 линейных и одного переходного (шунтирующего блок полупроводниковых вентилей при последовательном соединении тяговых двигателей) электропневматических контакторов типа ПК-359. Пусковые резисторы выводятся восемью индивидуальными электропневматическими контакторами ПК-128.

Всего на дороги Грузии поставлено 8 электровозов 4Е10 (1999 — 2001 гг.) и 9 четырехосных локомотивов с электродинамическим (реостатным) тормозом, получивших обозначение 4Е102 (2002 — 2003 гг.). Электровозы 4Е10 и 4Е102 не имеют устройств электрического отопления пассажирских вагонов и электропневматического тормоза.

Вас заинтересуют так же следующие новости

Больше интересного

Комментарии (0)
Добавить комментарий
Прокомментировать
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив
ИЛИ ЧЕРЕЗ СОЦ. СЕТЬ