Устройство электропоездов

На электропоездах устанавливают тяговые двигатели постоянного тока с питанием от контактной сети с напряжением 3000 В и двигатели пульсирующего тока, питающиеся через преобразователи от контактной сети с напряжением 25000 В. Тяговые двигатели имеют последовательное возбуждение (о его преимуществах и недостатках рассказано на с. 33-34). Все изложенное выше о коммутации, реакции якоря, конструкции тяговых двигателей электровозов относится и к тяговым двигателям электропоездов. Мощность тяговых двигателей электропоездов значительно ниже, чем двигателей электровозов, и в часовом режиме составляет 200 кВт. На каждом моторном вагоне установлено четыре тяговых двигателя и, следовательно, электропоезд приводят в движение 20 тяговых двигателей общей мощностью 4000 кВт.

Пуск тяговых двигателей электропоездов постоянного тока производится при включенном пусковом реостате на последовательном соединении тяговых двигателей с последующим переходом на последовательно-параллельное соединение (по два двигателя в каждой цепи). Напомним, что для электровозов такое соединение условно считают параллельным. При таком способе пуска потери электроэнергии в пусковых резисторах моторного вагона снижаются до 33% всей энергии, затраченной на пуск, вместо 50%, если бы пуск производился без перегруппировки тяговых двигателей (см. рис. 34). Это очень важно в условиях пригородного движения с сравнительно частыми остановками и пусками электропоездов.

Переход с одного соединения двигателей на другое осуществляется по мостовой схеме (см. рис. 39). Так же, как и на электровозах, для увеличения числа скоростных характеристик в электропоездах используется ослабление возбуждения. Обычно применяют две ступени ослабления возбуждения. Направление движения изменяют переключением обмоток возбуждения.

На электропоездах переменного тока ЭР9П к вторичной обмотке трансформатора по мостовой схеме подключена выпрямительная установка, собранная из кремниевых вентилей, питающая пульсирующим током тяговые двигатели. Тяговые двигатели соединены постоянно в две параллельные группы по два последовательно в каждой группе. Для регулирования подводимого напряжения и, следовательно, скорости движения вторичная обмотка трансформатора имеет восемь секций с одинаковыми напряжениями, индуктируемыми в каждой секции; напряжение каждой секции вторичной обмотки трансформатора при холостом ходе составляет 276 В. Следовательно, максимальное напряжение вторичной обмотки равно 276·8 = 2208 В.

В силовую цепь электропоездов, помимо тяговых двигателей, входят в основном те же аппараты, что и на электровозах - токоприемники, реверсоры, аппараты защиты и т. п. Работой аппаратов силовой цепи управляют с помощью контроллеров машиниста. Но, в отличие от электровозов, необходимые переключения при пуске, разгоне и движении осуществляются автоматически. Применение автоматического управления стало возможным, потому что в отличие от поезда с электрическим локомотивом во главе, где масса состава может изменяться в больших пределах, масса электропоезда определяется в основном тарой вагонов, т. е. практически постоянна. Автоматические переключения происходят под контролем реле ускорения, которое срабатывает в зависимости от значения тягового тока.

Основным групповым аппаратом, производящим все переключения в силовой цепи моторного вагона ЭР2, служит реостатный контроллер, в электропоездах ЭР9П - главный контроллер.

Главная рукоятка контроллера машиниста, с помощью которого управляют работой тяговых двигателей, имеет только четыре положения вместо более трех десятков на электровозах. При постановке рукоятки машиниста в положение I реостатный контроллер под контролем реле ускорения, вращаясь и производя соответствующие переключения, выводит из цепи управления последовательно соединенными тяговыми двигателями ступени пускового реостата. В положении II главной рукоятки контроллера машиниста включается первая, а затем автоматически вторая ступень ослабления возбуждения. Положение III главной рукоятки контроллера соответствует параллельному соединению двигателей. Все необходимые переключения также осуществляются под контролем реле ускорения. Если главная рукоятка контроллера машиниста установлена в положение IV, производится дальнейший разгон электропоезда, так как автоматически поочередно включаются две позиции ослабления возбуждения. Кроме того, главная рукоятка контроллера машиниста имеет маневровое положение, в котором при включенном пусковом реостате и последовательно соединенных двигателях электропоезд перемещается с низкой скоростью.

Столько же положений имеет главная рукоятка контроллера машиниста электропоезда ЭР9П. В зависимости от ее положения под контролем реле ускорения поворачивается вал главного контроллера, в результате чего изменяется число подключенных к выпрямительной установке секций вторичной обмотки трансформатора, а также ступеней ослабления возбуждения.

Защита силовых цепей электропоездов аналогична защите таких цепей на электровозах, начиная от быстродействующего выключателя и главного выключателя и кончая защитой от радиопомех. Для обеспечения работы электропоездов устанавливают вспомогательные машины: компрессоры, мотор-генераторы, мотор-вентиляторы, электронасосы для циркуляции охлаждающего масла в тяговом трансформаторе моторного вагона ЭР9П, расщепитель фаз и др.

На электропоездах ЭР2 и ЭР9П применено опорно-рамное подвешивание. Тяговой привод односторонний, состоит из двух цилиндрических прямозубых колес, которые заключены в литой корпус, обеспечивающий неизменную централь, и эластичной муфты. Эластичная муфта передает вращающий момент от двигателя к зубчатой передаче и компенсирует несоосность валов двигателя и шестерни, возникающую в результате взаимного перемещения полностью подрессоренного двигателя и неподрессоренной колесной пары при движении вагона.

Оборудование электропоездов в основном располагают под кузовами вагонов. Под кузовом моторного вагона на электропоезде постоянного тока располагают пусковые резисторы, резисторы ослабления возбуждения, индуктивные шунты, быстродействующий выключатель и др. На крыше устанавливают токоприемник, устройство для защиты от радиопомех, разрядники, опорные изоляторы с соединяющей шиной для параллельной работы токоприемников электропоезда. В лобовой части вагона устроены два шкафа: один для установки высоковольтных аппаратов (реле ускорения, счетчик, амперметр и др.), другой для низковольтной аппаратуры.

В головном и прицепном вагонах под кузовом установлены аккумуляторная батарея, мотор-компрессор (из-за его вибрации иногда неправильно вагон считают моторным), генератор управления и другое оборудование. Головной вагон имеет кабину машиниста с аппаратами, необходимыми для управления электропоездом.

В вагонах электровозов ЭР9П также основное оборудование расположено под вагонами, в том числе тяговый трансформатор, выпрямительная установка, сглаживающие реакторы и др. Главный выключатель устанавливается на крыше моторного вагона.