История развития электровозов

Рисунок 10.15. Локомотив первой электрической железной дороги.

Электрическая тяга на железнодорожном транспорте начала применяться гораздо позже паровой – днем рождения электрической тяги принято считать 31 мая 1879 г., когда на промышленной выставке в Берлине демонстрировалась первая электрическая железная дорога длиной 300 м, построенная Вернером Сименсом. Электровоз, напоминавший современный электрокар (рис. 10.15), приводился в движение электродвигателем мощностью 9,6 кВт (13 л. с). Электрический ток напряжением 160 В передавался к двигателю по отдельному контактному рельсу, обратным проводом служили рельсы, по которым двигался поезд, – три миниатюрных вагончика со скоростью 7 км/ч. В том же 1879 г. была пущена внутризаводская линия электрической железной дороги протяженностью примерно 2 км на текстильной фабрике Дюшен-Фурье во Французком городе Брейль. В России в 1880 г. Ф. А. Пироцкому удалось электрическим током привести в движение большой тяжелый вагон, вмещавший 40 пассажиров. 16 мая 1881 г. было открыто пассажирское движение на первой городской электрической железной дороге Берлин–Лихтерфельд.

Рисунок 10.16. Один из первых рудничных электровозов.

Первоначально электрическая тяга применялась на городских трамвайных линиях и промышленных предприятиях, особенно на рудниках (рис. 10.16) и в угольных шахтах, поскольку развивает гораздо большее тяговое усилие по сравнению с паровозной и тепловозной тягой (что необходимо для больших уклонов), а также обеспечивает экологически чистые и комфортные условия эксплуатации локомотивов.

Техника электрических железных дорог за время их существования изменилась коренным образом, сохранился только принцип действия. Применяется привод осей локомотива от электрических тяговых двигателей, которые используют энергию электростанций. Эта энергия подводится от электростанций к железной дороге по высоковольтным линиям электропередачи, а к электроподвижному составу – по контактной сети. Обратной цепью служат рельсы и земля. Применяются три различные системы электрической тяги – постоянного тока, переменного тока пониженной частоты и переменного тока стандартной промышленной частоты 50 Гц. В первой половине ХХ столетия до второй мировой войны применялись две первые системы, третья получила признание в 50-х годах. На современных электровозах широко применяют автоматизацию управления и оптимизацию режимов с помощью микропроцессорной техники. Внедряется бортовое и стационарное диагностирование оборудования. Совершенствуется аппаратура защиты от токов короткого замыкания и перенапряжений. Для увеличения силы тяги все электровозы, как правило, оборудуют системой, позволяющей соединять два или три локомотива и управлять этим сцепом из одной кабины. Применяют также устройство, обеспечивающее ведение (управляя по радио из передней кабины головного электровоза) состава из двух и более сцепленных друг с другом поездов.

В горнодобывающей промышленности развитие механизированной откатки было связано с появлением в США в 1881 г. тягачей-воздуховозов, работавших сжатым воздухом. Широкое распространение воздуховозы получили в Германии, Чехии и Словакии, где до настоящего времени используются воздуховозы мощностью 70 л. с. и радиусом действия до 10 км. Для достижения максимальной взрывобезопасности на угольных шахтах наряду с воздуховозами с 1967 года стали использоваться гидровозы – локомотивы, у которых в качестве аккумулятора энергии и двигателя используют вращающийся маховик. Маховик представляет собой массивный диск массой до 2 т, закрепленный на раме локомотива. Раскручивание маховика (зарядку) осуществляют на остановках сжатым воздухом от пневмосети, электроэнергией или гидротурбиной от силовых водоводов (на гидрошахтах). Зарядку маховика отечественных гидровозов осуществляют пневмодвигателем, установленным на корпусе маховика вместе с редуктором, а передачу крутящего момента колесным парам – при помощи коробки передач. В некоторых зарубежных конструкциях гидропривод представляет собой агрегат, состоящий из маховика и электрической машины, смонтированных на общем валу и заключенных в общий корпус. Во время зарядки электрическая машина работает как двигатель, а во время тягового режима в качестве генератора, питающего тяговые двигатели. Основными недостатками гидровозов являются малый пробег и отсутствие постоянной готовности к действию.

В конце XIX и начале XX в. начинает распространяться электровозная откатка. В 1882 г. электровозы начали использоваться и под землей. В США первый электровоз на угольных шахтах появился в 1887 г., т. е. позже, чем в Европе. В последующие годы США, однако, далеко обогнали европейские страны по количеству и мощности шахтных электровозов. Первые электровозы были троллейными (контактными). Стремление обеспечить большую маневренность электровозов привело в США к применению специальной кабельной катушки. Это давало электровозу возможность заезжать в камеры и забирать оттуда груженые вагонетки. Несколько позже, в конце XIX в., в Америке создаются первые аккумуляторные электровозы. Первый аккумуляторный электровоз был построен в 1899 г. фирмой Болдуин Вестингауз. В СССР впервые электровозы начали применять на рудных карьерах в 1932 г., на угольных – в 1949 г.

Достоинствами электровозов являются надежность, высокая перегрузочная способность, постоянная готовность к работе, высокий коэффициент полезного действия, нечувствительность к низким температурам, легкость управления и простота ремонта, возможность использования местных источников энергии. Недостатки контактных электровозов – наличие контактной сети, которую в забоях необходимо охранять от воздействия взрывных работ и переносить по мере перемещения забоев и отвалов.

При комбинированных электровозах устраняется контактная сеть в забоях и на отвалах. Мощность автономного источника невелика, поскольку передвижные пути забоев и отвалов горизонтальны, а скорости движения по ним малы.

Рисунок 10.17. Вывоз горной массы тяговым агрегатом из карьера

В настоящее время электровозы и тяговые агрегаты (рис. 10.17) являются наиболее распространенными видами тяги на карьерах. Карьерные электровозы имеют ряд конструктивных отличий от магистральных электровозов, что определяется особенностями их работы на территории предприятий: одну центрально расположенную кабину машиниста, поднятую над кузовом для лучшего обзора, два пульта машиниста с обеих сторон кабины, специальное технологическое оборудование для обслуживания вагонов. Ходовая часть маневровых карьерных электровозов приспособлена для движения в кривых малого радиуса – до 60 м. При работе на железнодорожных путях забоев и отвалов токосъем осуществляется с помощью боковых токоприемников, расположенных с обеих сторон локомотива.

Дата добавления: 2014-12-27