WikiSort.ru - Не сортированное

ВЛ65

В 1992 году завод выпустил два опытных односекционных двухкабинных грузопассажирских электровоза, получивших обозначение серии ВЛ65 и номера 001 и 002. В названии серии ВЛ65 («Владимир Ленин», 6-осный, 5-й подтип) вторая цифра 5 была выбрана с целью указать на схожесть конструкции с ВЛ85, имевшими по три двухосных тележки на секцию, поэтому обозначения ВЛ63 и 64 были пропущены. Конструкционная скорость этих электровозов по сравнению с ВЛ85 увеличилась до 120 км/ч, но они как и грузовые локомотивы имели опорно-осевое подвешивание двигателей. Поскольку типоразмерный ряд не предусматривал постройку пассажирских электровозов с опорно-осевой подвеской двигателей и конструкционной скоростью 120 км/ч, то в техническом задании эти локомотивы были обозначены для вождения грузопассажирских и почтово-багажных поездов. После завершения испытаний с 1994 года эти электровозы начали выпускаться серийно по 1999 год, и в общей сложности было выпущено 48 локомотивов серии^[1].

В процессе выпуска в конструкцию электровозов ВЛ65 вносились небольшие изменения и параллельно велись работы по применению опорно-рамного подвешивания тяговых двигателей и микропроцессорной системы управления, которые было решено опробовать на отдельных электровозах:^[1]

• на электровозе № 016 вместо электродвигателей НБ-514 были установлены тяговые электродвигатели НБ-520Б с опорно-рамной подвеской и более скоростным тяговым редуктором с передаточным отношением 2,793 вместо 2,893. При этом конструкционная скорость электровоза увеличилась со 120 до 140 км/ч^[1];
• на электровозе № 021 была установлена микропроцессорная система управления двигателями, которая после доводки стала применяться серийно на пассажирских электровозах ЭП1^[1].

ЭП1

В 1998 году на базе ВЛ65 был создан новый пассажирский электровоз, получивший обозначение серии ЭП1. В связи с общей декоммунизацией названий после распада СССР НЭВЗ начиная с этой серии отказался от букв ВЛ для электровозов и перешёл к новому формату присвоения серий, начинавшемуся с буквы Э и ЭП для пассажирских электровозов. При этом цифры в обозначении серий были начаты с 1^[1].

Электровозы ЭП1 по конструкции были аналогичны ВЛ65, за исключением следующих отличий:^[1]

• применены новые тяговые двигатели НБ-520В, имеющие большую частоту вращения и опорно-рамную подвеску вместо опорно-осевой, что уменьшает воздействие машины на путь и удары от пути на сами двигатели;
• изменено передаточное число тяговых редукторов, приведшее к повышению конструкционной скорости до 140 км/ч при одновременном снижении силы тяги, что приспособило электровоз к скоростям и весу пассажирских составов;
• убраны розетки межэлектровозного соединения под буферными фонарями, ввиду чего работа по системе многих единиц стала невозможной;
• появилась возможность работы мотор-вентиляторов и мотор-насоса на низкой (сниженной втрое) скорости путём запитывания их напряжением 90 В с частотой 16,66 Гц от статического преобразователя, что обеспечивает экономию электроэнергии и снижает уровень шума;
• с номера 029 двигатели мотор-компрессоров НВА-55 заменены на восьмиполюсные НВА-22, в результате чего компрессоры работают на низкой скорости;
• в системе управления электровозом установлены два компьютера — основной и резервный, обеспечивающие контроль и управление электровозом, а пульт управления в кабине машиниста оснащён электронным дисплеем бортового компьютера.

Первый электровоз ЭП1-001 был построен в 1998 году. После завершения его испытаний был начат серийный выпуск этих локомотивов, продолжавшийся по 2007 год. Всего был построен 381 электровоз этой серии^[1].

Данные по выпуску электровозов ЭП1 по годам приведены в таблице:^[2]

ЭП1М и ЭП1П

В 2006 году на базе ЭП1 был создан первый модифицированный электровоз ЭП1М-320. От ЭП1 он отличается новой пластиковой лобовой частью кабины машиниста, имеющей более обтекаемую изогнутую наклонную форму, установкой асимметричных облегчённых полупантографов вместо обычных пантографов и модифицированным пультом машиниста^[1], оснащённым более современными оборудованием и позволяющим осуществлять управление электровозом одним машинистом без помощника^[3]. Тем не менее управление в одиночку чрезвычайно затрудняет расположение приборов безопасности на пульте машиниста, в частности пульта «САУТ». От управления локомотивом «в одно лицо» по этой и некоторым другим причинам отказались. Исключением является только Октябрьская железная дорога. Электровозы ЭП1М (389—394) и ЭП1 эксплуатируются машинистами без помощников на участке Свирь — Мурманск преимущественно с поездами 15/16 (Москва — Мурманск) и 21/22 (Санкт-Петербург — Мурманск).

Чуть позднее на базе ЭП1М была создана модификация ЭП1П, предназначавшаяся специально для эксплуатации на тяжёлом профиле и в климатических условиях с влажностью воздуха до 95-100 % и отличающаяся от ЭП1М изменённым передаточным числом редуктора, обеспечивающим увеличение силы тяги по сравнению с ЭП1М на 16,5 % за счёт снижения скорости движения, и соответствующими ему изменениями в микропрограмме при выборе режимов тяги^[4].

Первый опытный электровоз ЭП1М-320 был выпущен в 2006 году, а после завершения его испытаний с 2007 года ЭП1М стали выпускаться серийно вместо ЭП1, продолжив нумерацию серии начиная с номера 383^[5]. Электровозы ЭП1П выпускались с 2007 по 2010 год и получили отдельную от ЭП1 и ЭП1М нумерацию^[5]. Последний электровоз ЭП1М был выпущен в 2018 году.

Данные по выпуску электровозов ЭП1М^[2] и ЭП1П^[5] по годам приведены в таблице:

Рама

Основой кузова является рама, воспринимающая все виды нагрузок. Она включает в себя продольные балки, изготовленные из швеллеров, связанных между собой металлическим листом. По концам продольные балки скрепляются между собой буферными брусьями, а в средней части между тележками — двумя фермами, тремя поперечными балками коробчатого сечения над тележками и трансформаторными балками в середине. Все несущие элементы и узлы рамы сварены сплошными швами. По торцам рамы в буферных брусьях крепятся ударно-поглощающие устройства с автосцепками СА-3. Тяговые кронштейны крайних тележек приварены к нижней части буферных брусьев, а кронштейн средней тележки установлен на нижней плоскости промежуточной балки ферменного типа^[6][7].

Лобовая часть

У электровозов ЭП1 передняя часть кабины машиниста по конструкции аналогична электровозам ВЛ65 и ВЛ85 и сварена из стальных профилей и листов. На уровне ниже лобовых стёкол передняя часть кабины плоская и вертикальная, а на уровне лобовых стёкол имеет небольшой наклон назад. Перед кабины имеет два лобовых оконных проёма со стёклами повышенной прочности, каждое из двух стёкол оборудовано стеклоочистителем, установленным над ним. В нижней части по центру расположена автосцепка и рукава пневматических магистралей, а слева от них — розетка и кабель электроотополения пассажирских вагонов. Снизу к раме закреплён путеочиститель^[6].

Головной прожектор электровоза расположен по центру над лобовыми стёклами в крыше и имеет выступающий вперёд и вверх корпус коробчатого сечения с круглым светильником. Буферные фонари расположены примерно посередине между автосцепкой и низом лобовых стёкол и снабжены прямоугольными защитными решётками: со стороны края под решёткой находится белый фонарь, а со стороны центра — красный хвостовой меньшего размера. У электровозов 296—300^[2] установлены светодиодные буферные фонари, которые имеют светодиодные лампы одинакового размера, при этом прямоугольный корпус фонарей выдаётся перед кузовом, а решётка отсутствует^[6].

У электровозов ЭП1М и ЭП1П передняя часть кабины машиниста по конструкции схожа с кабинами электровозов Э5К/ЭС5К и ЭС4К и представляет собой каркас из жёстких горизонтальных и вертикальных металлических профилей, снаружи которого установлены пластиковые обтекатели. В отличие от ЭП1, лобовая часть имеет более обтекаемую наклонно-изогнутую выпуклую форму без изгибов, плавно переходящую в аэродинамический обтекатель над крышей. Кабина имеет единый лобовой оконный проём трапециевидной формы, при этом у электровозов ЭП1П по номер 018 и ЭП1М по номер 527 включительно установлено единое стекло, а у ЭП1П с номера 019 и ЭП1М с номера 528 — два стекла, разделённых перегородкой по центру^[1]. Лобовые стёкла оборудованы двумя стеклоочистителями с основаниями под стеклом. В нижней части по центру расположена автосцепка и рукава пневматических магистралей, а по бокам от неё имеются ударно-поглощающие буфера, замаскированные под пластиковыми щитками лицевой панели. Под левым щитком спрятана розетка электроотополения пассажирского состава, имеющая выступающий наружу кабель. Снизу к раме закреплён путеочиститель^[7].

Головной прожектор у ЭП1М и ЭП1П установлен по центру над лобовым стеклом в зоне изгиба крышевого обтекателя и имеет трапециевидную форму с сужением вверху. На уровне между автосцепкой и низом лобового стекла расположены наклонные светодиодные буферные фонари круглой формы по два с каждой стороны в утопленном в кузов корпусе. Белые световые фонари расположены внизу, а красные хвостовые — вверху, при этом красные фонари смещены относительно белых чуть ближе к краю кабины^[7]. Размеры и форма светосигнальных приборов отличаются у электровозов разных выпусков:^[2]

• у ЭП1М по номер 523 и ЭП1П по номер 018 прожектор утоплен в кузов и плавно загибается назад, а корпуса буферных фонарей имеют скруглённые углы;
• у ЭП1М с номера 524 по 791 и ЭП1П с номера 019 прожектор расположен в выдающемся вперёд трапециевидном коробчатом корпусе, буферные фонари аналогичны предыдущему выпуску;
• у ЭП1М с номера 792 корпуса буферных фонарей вместо закруглённых имеют резкие углы, красные хвостовые фонари имеют меньший размер чем белые головные, а прожектор имеет больший наклон по бокам.

• 
  ЭП1-194 и ЭП1М-736 с кабиной среднего выпуска
• 
  ЭП1М-792 с кабиной позднего выпуска и изменённой конструкцией буферных фонарей и прожектора
• 
  ЭП1П-004 с классической кабиной раннего выпуска

Боковые стены

Боковые стены электровоза вертикальные и представляют собой каркас из прокатных профилей, обшитых стальными листами. Напротив машинного отделения для повышения жёсткости боковые стены снабжены продольными гофрами, в то время как в зоне кабины и тамбура они гладкие. С каждой стороны электровозы ЭП1 всех разновидностей имеют симметрично расположенные боковые окна кабины машиниста со сдвижными форточками и зеркалами заднего вида перед ними, входными тамбурными дверями для локомотивной бригады и четырьмя круглыми окнами машинного отделения, унаследованными от электровозов ВЛ разных серий. Входные двери имеют по одной створке без окон с ручками и запорными устройствами и открываются поворотом вовнутрь. Двери рассчитаны по высоте на высокие платформы, а для входа и выхода с уровня путей или низкой платформы предусмотрены ступеньки и вертикальные поручни по бокам от створок. В верхней части боковых стен с одного из бортов электровоза между круглыми окнами вырезаны жалюзи системы вентиляции — центральная между вторым и третьим окном для тягового трансформатора, а две крайние между первым и вторым и третьи и четвёртым — для тяговых электродвигателей и выпрямительно-инверторных преобразователей. Также с этой стороны чуть правее и ниже второго слева окна имеется воздухозаборная решётка^[6][7].

Крыша

Крыша состоит из двух боковых гнутых профилей, связанных каркасом из двух продольных зетобразных профилей и поперечных балок. Она имеет плоскую форму и используется для размещения токоведущего оборудования, а также кондиционеров кабины машиниста и главных воздушных резервуаров. У электровозов ЭП1М и ЭП1П в передней части крыши установлены возвышающиеся над ней аэродинамические обтекатели, в которые встроены прожектор и кондиционер. В пространстве между продольными и поперечными балками в крыше оборудованы люки для монтажа и демонтажа оборудования, засыпки песка в песочницы и подъёма на крышу при осмотре крышевого оборудования, закрываемые крышками с уплотнениями, исключающими попадание влаги внутрь^[6][7].

Кабина машиниста

• 
  Интерьер кабины ЭП1
• 
  Интерьер кабины ЭП1М

Крышевое токоведущее оборудование

На крыше электровоза установлено токоведущее оборудование, служащее для передачи питающего напряжения от контактной сети к тяговому трансформатору, а также разъединения электрической цепи. Оно включает в себя два токоприёмника, дроссели радиопомех, воздушные разъединители, главный воздушный выключатель, трансформатор тока выполняющий роль главного ввода и токоведущие шины для подвода тока между этим оборудованием по схеме токоприёмник — дроссель радиопомех — воздушный разъединитель — воздушный выключатель — трансформатор тока^[6][7].

Токоприёмники электровозов расположены за передней антенной вблизи кабины машиниста. У ЭП1 в качестве токоприёмников используются обычные пантографы Л1У1-01^[6], а у ЭП1М — асимметричные полупантографы ТАсС-10-01^[7], при этом у ЭП1М до номера 570 и ЭП1П полупантографы повёрнуты сгибающимся коленом наружу, а у ЭП1М с 571 — к середине кузова^[1]. За каждым из токоприёмников имеется дроссель для подавления радиопомех. В зоне между крайними и центральной частью крыши размещены высоковольтные воздушные разъединители с поворотным ножом, служащие для отключения из цепи неисправного токоприёмника. Разъединитель во избежания возникновения электрической дуги отключается только при опущенном токоприёмнике либо отключенном главном воздушном выключателе. От разъединителей напряжение поступает на главный выключатель, размещённый в центральной части крыши и служащий для оперативного отключения энергопитания электровоза от контактной сети. На электровозах ЭП1, ЭП1П и ЭП1М до номера 626 включительно установлен воздушный выключатель ВОВ-25А-10/400, а у более поздних ЭП1М — вакуумный выключатель ВБО-25-20/630 УХЛ1^[1]. Главный выключатель ВОВ-25А-10/400 состоит из дугогасительной камеры и поворотного ножа разъединителя, который в выключенном состоянии заземляет первичную обмотку трансформатора на корпус локомотива. От главного выключателя входное напряжение через трансформатор тока подаётся в кузов электровоза к трансформатору напряжения^[6][7].

Преобразующее оборудование

Тяговый трансформатор ОНДЦЭ-5700/25-У2 служит для понижения входного высокого напряжения контактной сети до напряжения цепей тяговых двигателей, возбуждения, собственных нужд, отопления и энергоснабжения поезда, а также для преобразования в режиме рекуперации напряжения от тяговых двигателей в напряжение контактной сети или других систем поезда. Трансформатор установлен в середине высоковольтной камеры электровоза. Он имеет сетевую обмотку (номинальная мощность — 6583 кВ⋅А при напряжении 25 кВ), две группы тяговых обмоток, состоящих из трёх секций каждая (номинальный ток — 1970 А, напряжение — 1260 В), обмотку собственных нужд (напряжение — 405 и 225 В, номинальный ток — 600 А), обмотку для возбуждения тяговых электродвигателей (номинальный ток — 650 А, напряжение — 270 В) и обмотку отопления (мощность — 1200 кВ⋅А, напряжение — 3147 В). Охлаждение трансформатора — принудительное масляно-воздушное; масса трансформатора — 9800 кг^[1].

Выпрямительно-инверторные преобразователи ВИП-5600УХЛ2 служат для преобразования подаваемого от тяговых обмоток трансформатора переменного тока частоты 50 Гц в постоянный и плавного регулирования напряжения питания тяговых двигателей в режиме тяги, а также для обратного преобразования постоянного тока в однофазный переменный ток частотой 50 Гц и плавного регулирования величины противо-ЭДС инвертора в режиме рекуперативного торможения. На электровозе установлено два преобразователя, каждый из которых связан с одной из двух групп тяговых обмоток трансформатора и обеспечивает питание трёх параллельно соединённых тяговых электродвигателей. Каждый преобразователь состоит из силового блока, блока питания и блока диагностики. Управление преобразователем на электровозе осуществляется с помощью блока БУВИП-030^[6][7].

Силовой блок имеет восемь плеч, каждое из которых состоит из двух последовательно и пяти параллельно соединённых тиристоров Т353-800. Блоки тиристоров расположены по высоте по 5 штук, а по горизонтали — по 8 штук (всего 40 тиристоров). Плечи 1, 2, 7 и 8 оснащены тиристорами 28 класса с неповторяющимся импульсным напряжением в закрытом состоянии не ниже 3600 В, а плечи 3, 4, 5 и 6 — тиристорами 32 класса. Силовая схема преобразователя обеспечивает четырёхзонное регулирование выпрямленного напряжения при трёх секциях вторичной обмотки тягового трансформатора. Выравнивание тока по параллельным ветвям плеч осуществляется путём подбора тиристоров по суммарному падению напряжения и диагонального подключения плеч. Система формирования импульсов служит для включения тиристоров силовой схемы ВИП, которая управляется аппаратурой управления электровоза^[6][7].

Блок питания обеспечивает напряжением блоки управления, питаясь от обмотки собственных нужд тягового трансформатора. Он представляет собой транзисторный стабилизатор напряжения с параллельным регулирующим элементом. Стабилизатор позволяет с заданной точностью поддерживать постоянное напряжение на выходе при изменении входного напряжения в предела 250—470 В. Блок диагностики служит для контроля наличия пробитых тиристоров в плечах силового блока, пробитых транзисторов в блоке питания и системе формирования импульсов и подачи запускающих импульсов, а также позволяет контролировать алгоритм работы плеч преобразователя при работе его как на холостом ходу, так и под нагрузкой^[6][7].

Выпрямительная установка возбуждения ВУВ-118 служит для выпрямления однофазного переменного тока частотой 50 Гц в постоянный и плавного регулирования тока в обмотках возбуждения тяговых двигателей при электрическом торможении. Он представляет собой двухполупериодный управляемый тиристорный выпрямитель, собранный по схеме с нулевой точкой. Каждое плечо выпрямителя состоит из трёх тиристоров, включённых параллельно^[6][7].

Тяговые электродвигатели

На тележках электровоза установлено шесть коллекторных тяговых электродвигателей НБ-520В по два на каждую тележку с индивидуальным приводом на каждую ось. Двигатель НБ-520В представляет собой шестиполюсную компенсированную электрическую машину пульсирующего тока с последовательным возбуждением и независимой принудительной системой вентиляции. Охлаждающий воздух поступает в тяговый двигатель со стороны коллектора через вентиляционный люк и выходит из двигателя со стороны, противоположной коллектору через щелевые отверстия подшипникового щита^[6][7].

Масса двигателя составляет 3500 кг, входное напряжение на коллекторе — 1000 В, максимальная частота вращения — 2020 об./мин. В часовом и длительном режимах двигатель имеет следующие параметры:^[6][7].

Вспомогательное электрооборудование

Для привода вспомогательных машин (вентиляторов, компрессоров и масляного насоса трансформатора) используются трёхфазные асинхронные электродвигатели НВА-22 и НВА-55 с короткозамкнутым ротором. В отличие от ВЛ65 и электровозов ранних лет постройки, на ЭП1 электродвигатели вспомогательных машин могут получать питание двояко: либо напрямую от обмотки собственных нужд тягового трансформатора, либо через преобразователь частоты и напряжения ПЧФ-136, который при снижении необходимого количества охлаждающего воздуха переводит работу мотор-вентиляторов и мотор-насоса на пониженную частоту вращения^[6][7].

Для обеспечения работы двигателей вспомогательных машин на низкой или высокой скорости вращения, питание на двигатель каждой машины подаётся не через один контактор, как обычно, а через два — один подключает двигатель к обмотке собственных нужд и конденсаторам (режим высокой скорости; напряжение — 380 В, частота — 50 Гц), второй к ПЧФ (режим низкой скорости вращения; напряжение — 40—90 В, частота — 16,7 Гц). Двигатели мотор-компрессоров работают всегда на режиме высокой скорости. Электровозы до ЭП1-029 включительно имели двигатели компрессоров НВА-55, такие же, как у мотор-вентиляторов, с синхронной частотой вращения 1500 об/мин, с ЭП1-030 они заменены на НВА-22 с синхронной частотой 750 об/мин. На ЭП1М и ЭП1П преобразователь ПЧФ-136 был заменён преобразователем ПЧФ-177. Предусмотрен ускоренный переход работы вспомогательных машин, подключенных к преобразователю ПЧФ-177, на нормальную частоту питающего напряжения (50 Гц) от обмотки собственных нужд тягового трансформатора, если температура масла в нѐм свыше 90 °С^[6][7].

Система управления

ЭП1 — первый серийный электровоз Новочеркасского завода с микропроцессорной системой управления. Микропроцессорная система обеспечивает контроль основного оборудования и некоторых реле, управляет выпрямительно-инверторными преобразователями, питающими тяговые двигатели. Она позволяет управлять электровозом в четырёх режимах:^[6][7].

• «Авторегулирование» — полуавтоматический режим, при котором машинист с помощью штурвала контроллера задаёт максимальный требуемый ток, а с помощью рукоятки задатчика скорости устанавливает необходимую скорость. Электровоз разгоняется до установленной скорости и поддерживает её на ровных участках и подъёмах в автоматическом режиме, за счёт плавного регулирования напряжения на тяговых двигателях с помощью тиристоров ВИП (автоматически регулируется нагрузка на тяговых двигателях)
• «Ручное регулирование» — применяется как аварийный режим управления. В этом режиме, машинист штурвалом контроллера даёт прямую команду МСУД на открытие тиристоров ВИП, угол открытия тиристоров в этом случае, а значит и нагрузка тяговых двигателей, будет зависеть только от угла на который повёрнут штурвал контроллера машиниста. Автоматический разгон и поддержание скорости в этом режиме отсутствует (нагрузка на тяговых двигателях регулируется вручную). Положение рукоятки задатчика скорости никакого значения не имеет.
• «Автоведение» — режим автоматического ведения поезда, основной составляющей которого является кассета с данными, на которой записаны профиль пути, разрешённые скорости, расположение светофоров, станций, расписание следования поезда, временные ограничения скорости и т. д. В этом режиме движения электровозом и поездом управляет МСУД, используя информацию из кассеты и текущую информацию КЛУБ. В зависимости от конкретной поездной ситуации, в автоматическом режиме собирается режим тяги или рекуперативного торможения, определяется и поддерживается скорость, необходимая для соблюдения расписания движения поезда, применяются электропневматические или пневматические тормоза поезда и т. д. (поезд ведёт автоматика). Машинист в этом случае перед отправлением нажимает кнопку, включающую этот режим, а при движении выполняет контрольные функции. В случае, если машинист самостоятельно передвинет штурвал контроллера или переместит ручку тормозного крана, система автоматически перейдет в режим «Советчик», о чём сообщит визуальной и звуковой информацией.
• «Советчик» — режим управления, который использует функции «Авторегулирования» и частично «Автоведения». Для этого режима также необходима кассета с данными. В этом случае машинист управляет электровозом аналогично режиму «Авторегулирование», но на дисплее появляется рекомендательная информация МСУД о наиболее эффективных действиях машиниста в данный момент, в зависимости от текущей ситуации (МСУД не самостоятельно управляет электровозом, а даёт советы).