1. КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ ПАССАЖИРСКОГО ВАГОНА

Система электроснабжения вагона

1.1 Освещение вагона

Для освещения вагона применяются как лампы накаливания, так и люминесцентные. По сравнению с лампами накаливания применение люминесцентных ламп позволяет обеспечить более высокий уровень освещенности помещений вагона.

1.2 Вентиляция вагона

Вагон имеет приточную принудительную вентиляцию. Наружный воздух перед попаданием в вагон очищается от пыли и подогревается или охлаждается в зависимости от времени года.

Наружный воздух нагнетается в вагон с помощью центробежных вентиляторов, приводимых во вращение электродвигателем. Вентиляционный агрегат находится в тамбуре котлового конца вагона между потолком тамбура и крышей вагона. В приводах вентиляторов с двигателями постоянного тока для обеспечения плавного пуска и регулирования частоты вращения применяются схемы с пускорегулирующими реостатами и добавочными резисторами, сопротивления которых изменяются вручную или автоматически.

От вентиляторов воздух по воздуховоду, расположенному между крышей и потолком вагона по всей его длине, подается в вагон. В начале воздуховода располагается водяной калорифер и воздухоохладитель (испаритель).

1.3 Отопление вагона

Вагон оборудован водяной системой отопления. В вагоне устанавливается котел с угольной топкой.

Система водяного отопления может работать в нескольких режимах, которые устанавливают вручную с помощью специальных режимных переключателей в зависимости от населенности вагона и температуры окружающей среды. Автоматическое регулирование температуры внутри вагона осуществляется с помощью термостатов, которые изменяют частоту вращения вентилятора.

1.4 Система охлаждения воздуха

Установка кондиционирования воздуха с компрессионной холодильной машиной состоит из следующих основных узлов и систем: компрессорного агрегата, конденсаторного агрегата, узла кондиционирования воздуха, систем вентиляции и отопления, приборов автоматического регулирования и защиты.

Общим для всех установок кондиционирования воздуха с компрессионной холодильной машиной является расположение воздухоохладителя в пространстве между крышей и потолком, а компрессорного и конденсаторного агрегатов под рамой вагона. Все аппараты функционально связаны в общую схему взаимодействия и включаются в работу в зависимости от заданного режима установки кондиционирования воздуха.

1.5 Электроприводы вентиляторов, компрессоров

В вагонах с автономной системой электроснабжения используют электродвигатели постоянного тока.

Электродвигатели привода компрессоров установок для кондиционирования воздуха монтируют под кузовом вагона. Электродвигатель с компрессором укрепляют в специальном каркасе, который подвешивают к кузову вагона через амортизаторы.

1.6 Распределение электроэнергии

Электроэнергия от генератора или аккумулятора поступает по проводам сначала к распределительному щиту, а затем от него к потребителям. На распределительном щите сосредоточена коммутационная и защитная аппаратура для управления потребителями и защиты сети от коротких замыканий и перегрузок. Щит устанавливается в служебном купе. На щите также монтируются электроизмерительные приборы (А-метры, В-метры), сигнальные лампы. Для обеспечения безопасности обслуживающего персонала аппараты и приборы, а также все металлические конструкции заземлены (соединены с корпусом вагона).

Коммутационная аппаратура - устройства, служащие для включения, выключения и переключения электрических цепей (выключатели, переключатели, кнопки, реле, контакторы и т. д.).

Аппаратура для защиты от перегрузок и КЗ - плавкие предохранители, тепловые реле и автоматические выключатели (автоматы).

2.РАСПОЛОЖЕНИЕ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ В ПАССАЖИРСКОМ ВАГОНЕ

2.1 Расположение оборудования в пассажирском вагоне

На рисунке 2.1 приведена схема расположения оборудования пассажирского вагона с кондиционированием воздуха и электрическим отоплением.

Внутри вагона расположены:

1 - вентилятор системы вентиляции вагона с электродвигателем;

2 - калорифер для подогрева воздуха;

3 - воздухоохладитель вентиляционного воздуха;

4 - распределительный щит;

5 - электрокипятильник питьевой воды;

6 - светильники купе;

7 - светильники бокового коридора;

8 - электродвигатель компрессора водоохладителя;

9 - преобразователь для питания электробритв;

Оборудование расположенное под вагоном:

11 - ящик с пусковыми сопротивлениями;

12 - ящик с предохранителями аккумуляторных батарей;

13 - ящик с аккумуляторными батареями;

14 - компрессор и электродвигатель компрессора холодильной установки;

15 - вентилятор конденсатора с электродвигателем и конденсатор;

16 - ящик с аппаратурой управления холодильной установкой;

Рисунок 2.1. План расположения электрооборудования в вагоне

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЩНОСТИ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ПАССАЖИРСКОГО ВАГОНА

3.1 Определение мощности двигателей вентиляторов

На пассажирском вагоне с кондиционированием воздуха устанавливаются вентиляторы системы вентиляции вагона и вентилятор конденсатора.

Для вентилятора системы вентиляции вагона условия работы в летний и зимний периоды различны, так как различно количество подаваемого в вагон воздуха. Электродвигатель выбирают по большему значению получившейся мощности.

Мощность двигателя вентилятора системы вентиляции вагона

,

где - коэффициент запаса мощности;

- производительность вентилятора, м3/с;

- суммарный напор, создаваемый вентиляторами, мм водяного столба;

- КПД вентилятора.

Производительность вентилятора системы вентиляции вагона в м3/с:

в зимний период

,

в летний период

,

где - расчетная норма подачи наружного воздуха на одного пассажира в зимний период, м3/с;

- расчетная норма подачи наружного воздуха на одного пассажира в летний период,

м3/с;

- расчетное число пассажиров в вагоне (по условию )

- коэффициент рециркуляции вентиляционного воздуха

Таким образом имеем:

Определим мощность двигателя вентилятора в зимний и летний периоды:

Выбираем электродвигатель по большему значению полученной мощности и результаты заносим в таблицу 3.1.

Для двигателя вентилятора конденсатора имеем:

,

где - коэффициент запаса мощности

- производительность вентилятора конденсатора

- напор создаваемый вентилятором

- КПД вентилятора

Выбираем электродвигатель и результаты заносим в таблицу 3.1.

3.2 Определение мощности двигателя компрессора установки охлаждения воздуха

Мощность электродвигателя в кВт

,

где - коэффициент учитывающий прерывистый характер работы компрессора;

- общий (полный) тепловой поток, который должен быть отведен воздухоохладителем, вт;

Общий (полный) тепловой поток складывается из шести тепловых потоков:

1) тепловой поток, поступающий через поверхность кузова вагона:

,

где - температуры воздуха внутри и снаружи вагона летом, С;

- средний коэффициент теплоотдачи поверхности вагона,

2) тепловой поток от инфильтрации для летнего периода эксплуатации:

3) тепловой поток, приносимый наружным воздухом при вентиляции вагона:

4) тепловой поток за счет солнечной радиации:

,

где

-расчетная поверхность кузова вагона, подвергающаяся солнечной радиации,м2

- расчетная (максимальная) температуры поверхности кузова, С;

- продолжительность солнечного облучения вагона в течении суток, ч

5) тепловой поток, выделяемый пассажирами вагона:

где q = 90 - мощность теплового потока, выделяемого одним пассажиром;

6) мощность теплового потока от электродвигателей, расположенных внутри вагона, осветительных и других электроприборов

Общий (полный) тепловой поток, который должен быть отведен воздухоохладителем;

.

Требуемая мощность двигателя компрессора:

3.3 Выбор двигателей по каталогу

По найденной мощности и с учетом условий работы выбираем по каталогу необходимые электродвигатели, результаты сводим в таблицу 3.1.

Таблица 3.1 - Электродвигатели, устанавливаемые в вагоне

Определим значения номинальных токов при номинальном напряжении 110 В по формуле:

.,

3.4 Определение мощности осветительной нагрузки

Используя опыт проектирования освещения пассажирских вагонов принимаем: люминесцентное освещение для купе и полукупе, служебного отделения и прохода; лампы накаливания для освещения тамбуров, туалетов, коридоров, котельного отделения, посадочных и сигнальных фонарей и др.

Мощность осветительной нагрузки в Вт для каждого из помещений вагона определяем по приведенной ниже формуле, результаты сводим в таблицу 3.2.

,

где

- удельная мощность осветительной нагрузки для данного помещения, Вт/м2;

- площадь помещения, м2;

Таблица 3.2. - Расчет осветительной нагрузки вагона