1. Грузовые электровозы ВЛ80Т, ВЛ80С, ВЛ80Р

Восьмиосные двухсекционные электровозы переменного тока ВЛ80 всех разновидностей, оборудованные коллекторными тяговыми электродвигателями, являются основными грузовыми локомотивами железнодорожных линий, электрифицированных на переменном токе напряжением 25 кВ 50 Гц. Эти электровозы первоначально строились с установками, преобразующими переменный ток высокого напряжения в постоянный пульсирующий ток более низкого напряжения с помощью тягового трансформатора и игнитронных выпрямителей (1962—1964 гг.), а затем начиная с 1964 г.— с кремниевыми выпрямителями (электровозы ВЛ80К). С 1970 г. электровозы серийно выпускались с аппаратами для осуществления электрического реостатного торможения. Первые из них, получившие обозначение ВЛ80Т, изготавливались до июля 1980 г. Индекс Т указывает на возможность реостатного торможения.

Разновидностью электровозов ВЛ80Т являются электровозы ВЛ80С, рассчитанные на управление двумя сцепленными электровозами или тремя секциями одним машинистом. Значительные отличия от электровозов ВЛ80Т имеют электровозы ВЛ80Р с рекуперативным торможением. Электровозы ВЛ80 всех разновидностей строились Новочеркасским электровозостроительным заводом (НЭВЗ) по проектам Всесоюзного научно-исследовательского, проект -но-конструкторского и технологического института электровозостроения

(ВЭлНИИ) с использованием некоторого оборудования, изготавливаемого другими заводами.

Электровозы ВЛ80Т. Механическая часть электровоза (рис. 1 и 2) выполнена в виде двух одинаковых четырехосных секций с несочлененными тележками. В кузовах секций электровоза сварной конструкции широко использованы гнутые профили; по концам кузовов установлены автосцепки СА-3 с фрикционными аппаратами.

Рамы тележек имеют боковины коробчатого сечения, сваренные из четырех листов, литой шкворневой брус и трубчатые концевые крепления. Буксы с цилиндрическими роликовыми подшипниками связаны с рамой тележки поводками с резино-металлическими шарнирами.

Тяговое и тормозное усилия от тележек к кузову передаются через шкворни, укрепленные в раме кузова. Шаровые вкладыши, через которые проходят шкворни в шкворневых балках тележки, позволяют последней перемещаться относительно кузова в поперечном направлении. На шаровые вкладыши действуют возвращающие пружины, стремящиеся совместить продольные геометрические оси кузова и тележек.

Передача вертикальных и поперечных сил от кузова к тележкам осуществляется через люлечное подвешивание, которое состоит из люлечиых подвесок, горизонтальных и вертикальных упоров. Подвески представляют собой стержни, на нижние концы которых через кронштейны и балансиры опирается кузов; верхние концы стрежней через пружины опираются на кронштейны, укрепленные на рамах тележек.

Рис. 1. Электровоз ВЛ80Т

Люлечное подвешивание на электровозах ВЛ80Т введено с начала 1975 г.

От рамы тележек на буксы нагрузка передается через цилиндрические пружины, опирающиеся на концы листовых подбуксовых рессор. Статический прогиб листовых рессор тележек 68,5 мм, пружин 17,0 мм, пружин второй ступени 77 мм. Между рамами тележки и кузовом поставлены гидравлические амортизаторы.

Для повышения использования сцепного веса электровозы оборудованы противоразгрузочными устройствами в виде пневматических домкратов, установленных между рамой кузова и концевыми брусьями тележек со стороны 1, 4, 5 и 8-й колесных пар.

Тяговые электродвигатели опираются одной стороной на шкворневые брусья тележек при помощи подвески

Рис 2 Расположение оборудования на секции электровоза ВЛ80Т-

/ — токоприемник, 2— фазорасщепитель, 3— мотор-вентилятор, 4—главный воздушный выключатель,

5 — главный контроллер, Ь — тяговый трансформатор 7 — тормозные резисторы, 8 — выпрямительная

установка, 9—главный воздушный резервуар, 10 — мотор-компрессор, // — высоковольтная шина

с резиновыми шайбами, а другой — через моторно-осевые подшипники на оси колесных пар. Зубчатая передача от тягового электродвигателя к колесным парам двусторонняя, жесткая, косозубая; передаточное число 88:21=4,19. Модуль зубчатых колес в нормальном сечении 10, межцентровое расстояние 604 мм.

На шкворневых брусьях каждой тележки установлены два тормозных цилиндра диаметром 10" (254 мм), которые с помощью рычажной передачи обеспечивают двустороннее нажатие тормозных колодок на колесные пары. Диаметр колес при новых бандажах 1250 мм. Электровоз оборудован воздухораспределителями № 270, кранами машиниста № 394 и кранами вспомогательного тормоза № 254.

Для преобразования переменного тока с номинальным напряжением 25 кВ в постоянный ток более низкого напряжения на каждой секции электровоза установлены один тяговый трансформатор ОДЦЭ-5000/25Б и две выпрямительные установки.

Трансформаторы имеют три обмотки: сетевую, соединенную во время работы электровоза через токоприемник с контактным проводом, тяговую для питания тяговых электродвигателей и обмотку собственных нужд для питания электродвигателей вспомогательных машин и отопительных печей кабин машиниста.

Тяговая обмотка состоит из двух нерегулируемых частей и двух регулируемых; последние разделены на четыре секции. Обмотка собственных нужд имеет два промежуточных вывода. Сердечник трансформатора выполнен из листовой стали с вертикальным расположением стержней, на которых размещены обмотки. Сердечник вместе с обмотками помещен в бак восьмигранной формы, заполненный маслом. Для отвода тепла, выделяемого обмотками и сердечником, масло насосом прогоняется через охладители (радиаторы), установленные снаружи масляного

бака трансформатора и охлаждаемые воздухом.

Насос трансформатора приводится трехфазным асинхронным электродвигателем 4ТТ-63/10 мощностью 2,2 кВт при напряжении 380 В. Электродвигатель не имеет сальника и вместе с насосом встроен в бак трансформатора (погруженный двигатель).

Номинальная мощность сетевой обмотки трансформатора 4485 кВ- А; напряжение холостого хода тяговой обмотки 1218 В, из них на регулируемую часть приходится 638 В, на регулируемую — 4Х 145 В; номинальный ток тяговой обмотки 2X1750 А, часовой ток 2x1840 А; напряжение холостого хода, снимаемое с обмотки собственных нужд, 232, 406, 638 В, номинальный ток 550 А.

Масса трансформатора 8000 кг. Коэффициент полезного действия трансформатора при номинальной мощности около 98 %.

Питание каждой пары параллельно соединенных тяговых электродвигателей осуществляется через свою выпрямительную установку ВУК-4000Т. Выпрямительная установка укомплектована кремниевыми вентилями ВЛ-200-8, рассчитанными на номинальный прямой ток 200 А и обратное напряжение не менее 800 В. В каждом плече выпрямительного моста имеются 12 параллельных цепей из четырех последовательно включенных вентилей в каждой, т. е. всего в плече 48 вентилей, в мосте— 192, а в четырех выпрямительных установках электровоза 768. Масса выпрямительной установки 450 кг, коэффициент полезного действия не менее 98 %.

На электровозе установлены восемь шестиполюсных тяговых электродвигателей НБ-418К6 с компенсационной обмоткой. Остов электродвигателя цилиндрической формы. Якорь имеет петлевую обмотку с уравнительными соединениями. Катушки главных и дополнительных полюсов имеют изоляцию класса Н;

катушки якоря и компенсационной обмотки — класса В, а начиная с середины 70-х годов — класса И. Подшипники якоря — роликовые, моторно-осевые — скользящие с постоянным уровнем смазки.

При номинальном напряжении выпрямительного тока 950 В и постоянном ослаблении возбуждения на 4 % (ток возбуждения составляет 96 % от тока якоря) электродвигатели имеют следующие параметры:

Режим Мощ- Т',ж, А Частота

иость, вращения

кВт якоря, об/мии

Часовой . 790 880 890 Продолжительный. 740 820 915

Количество охлаждаемого воздуха, прогоняемого через тяговый электродвигатель, 105 м3/мин. Максимальная частота вращения якоря 2040 об/мин. Масса тягового электродвигателя НБ-418К6 без зубчатой передачи 4325 кг.

Скорость движения электровоза регулируется изменением напряжения, подводимого к тяговым электродвигателям. Это достигается переключением под нагрузкой секций тяговой обмотки трансформатора и встречным или согласованным соединением нерегулируемых и регулируемых частей этой обмотки. Переключения выполняются главным контроллером ЭКГ-8Ж. Этот контроллер имеет 4 контактора с дугога-шением и 30 контакторов без дугогашения. Их замыкание и размыкание осуществляются кулачковым валом, который поворачивается серводвигателем постоянного тока 50 В. Всего главный контроллер имеет 39 позиций: нулевую, 33 пусковых (1 —17 и 18—33) и 5 промежуточных (одна между нулевой и 1-й и четыре между 17-й и 18-й). Ходовыми позициями являются 1, 5, 9, 13, 17, 21, 25, 29 и 33-я; на них плечи тяговой обмотки симметричны, и падение напряжения на переходных реакторах минимальное. Все позиции, кроме

промежуточных, являются фиксированными.

Для получения трех ступеней ослабления возбуждения тяговых электродвигателей параллельно их обмоткам возбуждения с помощью электропневматических контакторов присоединяются резисторы, последовательно которым включены индуктивные шунты. Ток в обмотках возбуждения составляет на 1 -й ступени ослабления возбуждения 70 % от отока якоря, на 2-й ступени — 52 % и на 3-й ступени — 43%.

В режиме реостатного торможения обмотки возбуждения тяговых электродвигателей отключаются от цепи якорей, соединяются все восемь последовательно и получают питание через специальную выпрямительную установку от двух секций тяговой обмотки трансформатора; применение в установке тиристоров позволяет осуществлять плавное регулирование напряжения на выходе и соответственно тока возбуждения. Якоря всех тяговых электродвигателей подключаются к индивидуальным тормозным резисторам, т. е. в режиме реостатного торможения электродвигатели работают как генераторы с независимым возбуждением.

Электровозы оборудованы системой автоматического регулирования тормозной силы, позволяющей поддерживать заданную скорость на спусках и ограничивать тормозную силу в зависимости от мощности тормозных резисторов, сцепления, тока возбуждения и условий коммутации тяговых электродвигателей. На электровозах с № 1171 имеется блок управления реостатным тормозом БУРТ-12.

На каждой секции установлен токоприемник ТЛ13У или ТЛ14М. Для отключения машинистом сетевой обмотки трансформатора от токоприемников, а также ее автоматического отключения при коротких замыканиях и перегрузках электрооборудования служит главный воздушный однополюсный выключатель ВОВ-25-4М,

рассчитанный на номинальный ток 400 А, предельный ток отключения 10 000 А, мощность отключения 250 МВ- А. В силовых цепях тяговых электродвигателей имеются реле перегрузки, которые при токе 1500 А через промежуточное реле выключают главный выключатель.

Тяговыми электродвигателями машинист управляет с помощью контроллера КМЭ-70, который имеет три рукоятки: главную, реверсивную и тормозную. Главная рукоятка имеет шесть фиксированных позиций: нулевую, автоматического включения, ручного включения, фиксации выключения, фиксации пуска, ручного пуска и две нефиксированные (с самовозвратом): быстрого выключения и автоматического пуска. Реверсивная рукоятка имеет шесть фиксированных позиций: нулевую, полного возбуждения вперед, трех ступеней ослабления возбуждения вперед, полного возбуждения назад.

Тормозная рукоятка имет четыре положения: нулевое, подготовка схемы к торможению, предварительное торможение, рабочее торможение.

Внутри зоны рабочего торможения рукоятка не фиксируется; положением ее машинист может менять интенсивность торможения. Для установки максимального тормозного усилия на контроллере имеется двенадцатипозиционный переключатель, позволяющий менять максимальное тормозное усилие в пределах 196—490 кН (20 000—50 000 кгс).

На каждой секции электровоза установлены четыре мотор-вентилятора, приводимых трехфазными асинхронными электродвигателями АЭ-92-4 (мощность 40 кВт, частота вращения ротора 1405 об/мин, фазный ток 90 А, масса 390 кг). Компрессоры КТ-бЭл (по одному на секцию) приводятся такими же электродвигателями.

Асинхронные электродвигатели получают питание от обмотки собственных нужд трансформатора с помощью расщепителя фаз НБ-455А.

Последний преобразует однофазный ток напряжением 380 В в трехфазный ток такого же напряжения. Номинальная мощность расщепителя фаз 115 кВ-А, частота вращения 1490 об/мин, масса 690 кг.

Цепи управления электровоза питаются постоянным током 50 В от трансформатора ТРПШ-2 через выпрямители. При неработающем трансформаторе источником постоянного тока служит аккумуляторная батарея 42КН-125 емкостью 1125 А-ч (42 элемента).

Компрессор КТ-бЭл двухступенчатый, имеет два цилиндра низкого давления и один высокого давления; при частоте вращения вала 440 об/мин подает 2,75 м3/мин воздуха при давлении 9 кгс/см2. Масса компрессора 646 кг.

На каждой секции электровоза установлены шесть центробежных вентиляторов. Для вентилятора Ц8-19 № 7, 6 приводятся каждый своим электродвигателем АЭ-92-4 и служат для охлаждения тяговых электродвигателей, индуктивных шунтов, выпрямительных установок возбуждения тяговых электродвигателей. Четыре вентилятора Ц8-19 № 6, 5 приводятся попарно одним электродвигателем АЭ-92-4 и охлаждают выпрямительные установки ВУК-4000Т, блоки тормозных резисторов, сглаживающих реакторов и теплообменников тяговых трансформаторов.

Электровоз ВЛ80Т при напряжении в контактной сети 25 кВ и новых бандажах имеет следующие тяговые параметры:

Режим Мощность Сила тяги, Скорость, (на валах кН (кгс) км/ч электродвигателей), кВт

Часовой 6520 442(45 100) 51,6 Продолжительный 6160 401(40 900) 53,6

Указанные значения мощности несколько выше суммы номинальных мощностей тяговых электродвигате-

лей НБ-418К6, так как при токах часового и продолжительного режимов и напряжении в контактной сети 25 кВ напряжение на выходах выпрямительных установок несколько выше номинального напряжения тяговых электродвигателей (соответственно около 975 и 985 В).

Продолжительная мощность тормозных резисторов составляет 5480 кВт, что позволяет реализовать тормозное усилие при скоростях 50 и 80 км/ч соответственно 343 и 216 кН (25 и 22 тс).

Конструкционная скорость электровоза ПО км/ч, масса с 2/з запаса песка 184 т, т е. нагрузка от колесных пар на рельсы 23 тс. Минимальный радиус кривых, проходимых электровозом при скорости до 10 км/ч, 125 м

В процессе выпуска электровозов ВЛ80Т в их конструкцию вносились изменения, в частности, стали применяться токоприемники Л-13У1 или Л-13М1, главные выключатели ВОВ-25-4МУХЛ1, воздухораспределители № 283, краны машиниста № 395. В 1980 г на двух электровозах вместо электродвигателей

АЭ-92-4 установили электродвигатели АНЭ225Ь4УХЛ2 (см ниже).

Электровозы ВЛ80С. Электровозы ВЛ80Т не имеют оборудования, позволяющего управлять двумя сцепленными электровозами одним машинистом (работа по системе многих единиц).

Для обеспечения возможности вождения тяжелых грузовых поездов ВЭлНИИ внес необходимые изменения в электрические цепи управления и пневматические системы тормозов электровозов ВЛ80Т, а НЭВЗ в 1979 г. выпустил с этими изменениями два электровоза, получившие обозначение ВЛ80С. Индекс «с» в данном случае указывает, что электровоз может работать по системе многих единиц. С 1980 г. электровозы ВЛ80С (рис. 3) выпускаются серийно.

Механическая часть и электрическое оборудование электровозов ВЛ80С в основном такие же, как и на электровозах ВЛ80Т. По сравнению с электровозами ВЛ80Т имеются следующие изменения: применены межэлектровозные соединения, установлена сигнализация, позволяющая

Рис 3 Электровоз ВЛ80'

машинисту судить о работе второго электровоза.

В 1982 г. НЭВЗ выпустил опытные электровозы ВЛ80° № 550—552, которые могут работать в составе не только четырех, ио и трех секций. Особенностью таких электровозов является то, что прицепленная к восьмиосному электровозу секция не участвует в режиме электрического торможения. В 1983 г. начат серийный выпуск таких электровозов (с № 697).

В конструкцию электровозов ВЛ80С в процессе их выпуска вводились отдельные небольшие изменения, направленные на повышение надежности или уменьшение затрат на изготовление. В частности, на электровозах с № 1406 применяется измененная схема цепей управления, исключающая рассогласование контроллеров ЭКГ-8Ж при работе по системе многих единиц. В порядке эксперимента на электровозе № 1270 были поставлены трансформаторы с двухрядным расположением радиаторов.

В 1983 г. на некоторых электровозах вместо асинхронных электродвигателей АЭ-92-4 были установлены электродвигатели АНЭ-225Ь4УХЛ2 (мощность 55 кВт, линейный ток 119 А, частота вращения ротора 1430 об/мин, масса около 380 кг). Эти электродвигатели были использованы также в качестве расщепителей фаз. На партии электровозов ВЛ80С (№ 484—513) в порядке опыта вместо расщепителя фаз НБ-455А использованы электродвигатели АЭ-92-4, на электровозах № 882 и 883 установлены компрессоры КТ-бЭл с повышенной частотой вращения вала В 1985 г. на пяти электровозах ВЛ80С были поставлены опытные тяговые электродвигатели НБ-514, предназначенные для две-надцатиосных электровозов ВЛ85 (см ниже) Усиление отдельных элементов конструкции и введение новых узлов на электровозах ВД80С привели к повышению их массы, что

и послужило основанием для установления ее нового номинального значения — 192 т.

Электровозы ВЛ80Р. Электровозы ВЛ80Т и ВЛ80С с реостатным торможением не возвращают в контактную сеть электрическую энергию, вырабатываемую при движении поездов по спуску или во время снижения скорости, что существенно снижает их эффективность, особенно при работе на участках с тяжелым профилем пути. Поэтому по техническим требованиям, разработанным Всесоюзным научно-исследовательским институтом железнодорожного транспорта (ВНИИЖТ), ВЭлНИИ и НЭВЗом иа базе электровозов ВЛ80Т были созданы электровозы ВЛ80Р с рекуперативным торможением. Сначала строились опытные электровозы, затем они стали выпускаться небольшими партиями. Строились электровозы ВЛ80Р (рис. 4 и 5) ив течение всего периода 1976—1985 гг.

Электровозы ВЛ80Р имеют одинаковые с электровозами ВЛ80Т и ВЛ80С тележки, тяговые электродвигатели, мотор-вентиляторы, главный выключатель, тормозное оборудование. Изменения кузова обусловлены лишь приспособлением его для установки нового оборудования: трансформатора, преобразовательных установок, аппаратуры управления этими установками, контроллеров машиниста.

Трансформаторы и преобразовательные установки с использованием управляемых полупроводниковых вентилей — тиристоров специально спроектированы для этих электровозов. С помощью преобразовательной установки на тяговом режиме без переключения силовых цепей осуществляется выпрямление тока и плавное регулирование напряжения на зажимах тяговых электродвигателей, что улучшает тяговые свойства электровоза, а на тормозном режиме постоянный ток, вырабатываемый тяговыми электродвигателями, пре-

Рис 4 Электровоз ВЛ80Р

образуется в установке в переменный частотой 50 Гц. Этот, ток питает тяговые обмотки трансформатора, первичная обмотка которого становится вторичной и возвращает электрическую энергию в контактную сеть для других потребителей.

На каждой секции электровоза установлен трансформатор ОДЦЭ-5000/25АМ, имеющий сете-

вую обмотку (номинальная мощность 4777 кВ- А), две тяговые, обмотку собственных нужд и обмотку для питания цепей возбужденя тяговых электродвигателей в режиме торможения. Последней обмотки на трансформаторах ОДЦЭ-5000/25Б электровозов ВЛ80Т и ВЛ80С нет. Тяговая обмотка выполнена с двумя промежуточными выводами; номинальное

Рис 5 Расположение оборудования на секции электровоза ВЛ80Р:

1— фазорасщепитель, 2, 3— панели аппаратов цепи управления, 4— выпрямительно-ннверторный преобразователь (ВИП), 5—веитнлятор-пылеотделитель для охлаждения ВИП, 6—панель синхроии зации системы управления, 7— тяговый трансформатор, 8— сглаживающий реактор, 9— мотор компрессор, 10— панель аппаратов вспомогательных цепей, 11— балластные резисторы, 12— блок управления ВИП, 13— радиостанция

напряжение на крайних выводах при холостом ходе 1230 В, выпрямленный ток 1750 А. Номинальное напряжение, которое может быть снято с выводов обмотки собственных нужд при холостом ходе, 231, 410 и 641 В, номинальный ток 520 А. Номинальный ток обмотки возбуждения 720 А. Масса трансформатора 7800 кг.

На электровозе размещены четыре выпрямительно-инверторных преобразователя ВИП-2200 М (по одному на два тяговых электродвигателя). Преобразователь имеет восемь плеч и работает по схеме однофазного регулируемого моста. Каждое плечо состоит из семи параллельных цепей; два плеча содержат в каждой цепи по два последовательно включенных тиристора, остальные шесть — по три. В преобразователе использованы тиристоры Т2-320 14— 15 классов. Обмотки возбуждения тяговых электродвигателей при рекуперативном торможении питаются выпрямленным током от выпрямительной установки возбуждения (ВУВ-758), имеющей два плеча с нулевым выводом; пределы регулирования напряжения установки от 0 до 130 В; продолжительный ток 850 А. Управление преобразовательными установками осуществляют электронные блоки управления БУВИП-80. На электровозе отсутствует главный контроллер.

Контроллер машиниста КМЭ-80, помимо реверсивной рукоятки, имеет главную в виде штурвала и тормозную рукоятки. Валы главного и тормозного переключателей связаны с сельсинами, обеспечивающими плавное регулирование напряжения.

Для охлаждения тяговых электродвигателей и индуктивных шунтов служат центробежные вентиляторы ЦВП64-14 № 8, 2; для охлаждения преобразователя и обдувки воздухом радиаторов системы охлаждения тяговых трансформаторов и сглаживающих реакторов — вентиляторы ЦВП64-14 № 6, 7; для охлаждения

балластных резисторов и выпрямительных установок возбуждения — вентиляторы ЦВ-19 № 7, 6. Приводятся все вентиляторы электродвигателями АЭ-92-4.

Тяговые параметры электровоза ВЛ80Р такие же, как и у ВЛ80Т и ВЛ80С. Тормозное усилие во время рекуперации при скорости 50 км/ч 358 кН (36 тс); при 80 км/ч 226 кН (23 тс); при конструкционной скорости 110 км/ч 49 кН (5 тс). Масса электровоза с 2/з запаса песка 192 т.

Если конструкция трансформаторов ОДЦЭ-5000/25АМ в процессе выпуска электровозов ВЛ80Р почти не менялась, то системы управления преобразовательными установками подвергались значительным изменениям. После блоков управления БУВИП-80 применялись установки БУВИП-100 (с электровоза № 1565), БУВИП-113 (с электровоза № 1769) и БУВИП-133 (с электровоза № 1802), в новых блоках ставились более совершенные электронные элементы, в том числе микроэлектронные. При ремонте на заводах и в депо на части электровозов блоки БУВИП-80 и БУВИП-100 заменялись блоками БУВИП-113 и БУВИП-133.

На трех электровозах в преобразователях были применены тиристоры Т2-353-800, используемые для преобразователей ВИП-4000 электровозов ВЛ85 (см. ниже).

Электровоз ВЛ80р-1549 был экспонатом на выставке «Электро-77» в Москве. Электровоз ВЛ80р-1718, выпущенный НЭВЗом в конце 1982 г., стал десятитысячным локомотивом этого завода.

Электровозы ВЛ80Р поступали для эксплуатации иа тяжелые по профилю пути участки Красноярской, Восточно-Сибирской, Дальневосточной железных дорог, а также в депо Батайск Северо-Кавказской дороги, находящееся недалеко от НЭВЗа (что позволяло заводу наблюдать за работой этих локомотивов и проводить различные испытания)

Предыдущая Оглавление Следующая

Рекомендуемый контент: