Физика в транспорте реферат

Обновлено: 07.07.2024

Знание физики в профессии водителя, связанное с устройством и работой автомобиля, его грамотной эксплуатацией, безопасностью движения. Дорожное движение, которое регулируется знаками и правилами, в основе которых лежат физические законы движения.

Рубрика	Транспорт
Вид	презентация
Язык	русский
Дата добавления	25.09.2014
Размер файла	1,9 M

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Подобные документы

Основные психофизиологические качества, по которым определяют пригодность к вождению автомобилями. Внимательность водителя. Быстрота реакции водителя. Условие физической подготовки водителя. Надежность водителя с точки зрения безопасности движения.

реферат [202,6 K], добавлен 06.02.2008

Инновационные тенденции в области безопасности дорожного движения. Повышение безопасности дорожного движения путем надежной визуализации дорожных знаков в салоне автомобиля. Система предотвращения засыпания за рулём уставшего водителя.

бизнес-план [1,7 M], добавлен 22.05.2010

Психологические факторы в дорожном движении. Недостатки работы госавтоинспекции. Психология участников дорожного движения и безопасность. Психология начинающего водителя. Необходимость улучшения работы по профилактике дорожно-транспортных нарушений.

реферат [21,7 K], добавлен 06.02.2008

Роль дорожных условий и человеческого фактора в обеспечении безопасности движения и надежности работы водителя. Методы изучения восприятия водителем дорожных условий, его психологическая надежность. Психологические особенности управления автомобилем.

дипломная работа [3,4 M], добавлен 29.05.2015

Классификация дорожно-транспортных происшествий. Действия водителя при возникновении опасных ситуаций, влияющих на безопасность перевозки пассажиров и грузов. Методические основы по использованию органов управления автомобилем. Этика поведения водителя.

Минули годы и на сегодняшний день паровозы являются музейным экспонатом и не более. За время большой истории железной дороги в движущей тяге поездов происходили значительные изменения сначала паровая, затем дизельная, а на данное время распространенной остается электрическая тяга, но на пятки наступает поколение поездов на магнитной подушке. Новый рекорд на магнитной тяге: поезд разогнали до 581 км/ч.

Файлы: 1 файл

физика печатная.docx

Физика на железнодорожном транспорте

Курганский Институт Железнодорожного Транспорта

Руководитель – Крупенченкова О.А

От паровых тяг до электродвижущей силы

Первый изобретенный поезд двигался со скоростью 8 км/ч. Движущей силой была паровая тяга. Для того чтобы началось движение и был слышен привычный лязг и стук колес о стальное полотно нужно было создать приличное давление в паровом котле, а вот двигать увесистую лошадку, было не так просто.

Принцип действия поезда на магнитной подушке:

Стоит заметить полотно состоит не как у обычных двух колеечных полотен железной дороги, поезд основывается на одной сплошной монорельсе и как бы охватывает ее своими сильными клешнями, что по сути, сойти с рельсов не может.

Разгоняется поезд как обычный, на колесах, но при достижении 130 км/ч, колеса у поезда постепенно втягиваются, как у авиалайнеров и под силой магнита происходит движение, создается ощущение — парения в воздухе.

Секрет кроется в простом — вдоль состава и направляющей монорельсе установлены электромагниты. Движение происходит по принципу электродвигателей.

Основной движущей силой поезда на магнитной подушке является линейный двигатель.

Линейный двигатель — электродвигатель, у которого один из элементов магнитной системы разомкнут и имеет развёрнутую обмотку, создающую магнитное поле, а другой взаимодействует с ним и выполнен в виде направляющей, обеспечивающей линейное перемещение подвижной части двигателя. Сейчас разработано множество разновидностей (типов) линейных электродвигателей, например, линейные асинхронные электродвигатели (ЛАД), линейные синхронные электродвигатели, линейные электромагнитные двигатели, линейные магнитоэлектрические двигатели, линейные магнитострикционные двигатели, линейные пьезоэлектрические (электрострикционные) двигатели и др. Многие типы линейных двигателей, такие как асинхронные, синхронные или постоянного тока, повторяют по принципу своего действия соответствующие двигатели вращательного движения, в то время как другие типы линейных двигателей (магнитострикционные, пьезоэлектрические и др.) не имеют практического исполнения как двигатели вращательного движения. Неподвижную часть линейного электродвигателя, получающую электроэнергию из сети, называют статором, или первичным элементом, а часть двигателя, получающая энергию от статора, называют вторичным элементом или якорем (название "ротор" к деталям линейного двигателя не применяется, т.к. слово "ротор" буквально означает "вращающийся", а в линейном двигателе вращения нет). Наибольшее распространение в транспорте и для больших линейных перемещений получили асинхронные и синхронные линейные двигатели, но применяются также линейные двигатели постоянного тока и линейные электромагнитные двигатели. Последние чаще всего используются для получения небольших перемещений рабочих органов и обеспечения при этом высокой точности и значительных тяговых усилий.

Наиболее распространённой в железной дороге, на данный момент в России, является контактная сеть.

Контактная сеть электрифицированной железной дороги.

Построить электрифицированную магистраль это значит кроме укладки рельс, нужно смонтировать и контактную сеть. Знакомство с её устройством мы начинаем с контактной подвески.

Основной элемент подвески – опора, оснащённая консолями, изоляторами, фиксаторами. На опоре подвешен несущий трос. Контактный провод соединён с несущим тросом множеством струн. Ток проходит по всей системе, что даёт большее сечение, а значит и увеличивается величина тока. Напряжение при работе не постоянном токе составляет 3.3 кВ., при работе на переменном 25 кВ.

Обычно используют постоянный или однофазный переменный ток. При этом в качестве одного из проводников выступает рельсовый путь.

Основным элементом подачи электроэнергии на электропоезд является токоприёмник. Мы рассмотрим пантографный токоприёмник - токоприёмник с подъемным механизмом в виде шарнирного многозвенника, обеспечивающим вертикальное перемещение контактного полоза. Пантограф служит для обеспечения надёжного электрического соединения с контактным проводом контактной сети электрического подвижного состава железных дорог. Пантограф имеет контактный полоз, закреплённый на подвижных устройствах — каретках. Каретки упруго закреплены на верхних рамах пантографа. Верхние рамы через систему рычагов шарнирно крепятся к нижней раме. Нижняя рама пантографа через изоляторы жёстко закреплена на крыше. Все части пантографа находятся под полным напряжением контактной сети. Ток протекает и через шарнирные соединения пантографа, для уменьшения переходного сопротивления в соединениях все шарниры имеют гибкие медные шунты.

Электрический двигатель, предназначенный для приведения в движение транспортных средств (электровозов, электропоездов).

Тяговая подстанция — электроустановка для преобразования и распределения электрической энергии. Тяговые подстанции предназначены для понижения электрического напряжения и последующего преобразования тока (только для подстанций постоянного тока) с целью передачи его в контактную сеть для обеспечения электрической энергией электровозов, трамваев и троллейбусов. Тяговые подстанции бывают постоянного и переменного тока.

ФИЗИКА И БЕЗОПАСНОСТЬ НА ДОРОГАХ

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Актуальность

Проблема

Незнание школьниками физических факторов, влияющих на тормозной путь транспорта, ведёт к роковым ошибкам на дороге, что приводит к увеличению детского ДТП и травматизму.

Гипотеза: тормозной путь автомобиля зависит от скорости автомобиля и от состояния дорожного покрытия.

Цель работы: исследовать влияние физических факторов на движение транспорта для предотвращения ДТП.

Предмет: безопасность на дороге.

Объект исследования: тормозной путь, как физический фактор безопасного поведения на дрогах.

Задачи

1.Поиск информации для изучения теоретических основ природы силы трения, тормозного пути, безопасного движения.

2.Проведение серии экспериментов с целью исследования силы трения.

3.Экспериментальная проверка зависимости тормозного пути от факторов, влияющих на безопасность на дорогах.

4.Обобщения полученных знаний и ознакомления с ними широкого круга школьников.

Методы исследования

1. Анализ и синтез.

Глава 1. Трение

1.1 История изучения силы трения

Трение настолько необходимо и мы настолько сжились с ним, что мир без трения показался бы нам просто фантастическим. Трение может быть полезным и вредным - эту аксиому человек освоил еще на заре цивилизации. Ведь два самых главных изобретения - колесо и добывание огня - связаны именно со стремлением уменьшить и увеличить эффекты трения. Однако понимание природы трения и законов, которым подчиняется это явление, возникло не так уж давно и, к сожалению или к счастью, еще далеко от совершенства. Первое исследование законов трения принадлежит знаменитому итальянскому ученому и художнику Леонардо да Винчи (15 век): сила трения, возникающая при контакте тела с поверхностью другого тела, пропорциональна силе прижатия, направлена против направления движения и не зависит от площади контакта соприкасающихся поверхностей. Он измерял силу трения, действующую на деревянные бруски, скользящие по доске, причем, ставя бруски на разные грани, определял зависимость силы трения от площади опоры. Но, к сожалению, работы Леонардо да Винчи не были опубликованы. Только в конце 18 века законы трения скольжения были сформулированы французскими физиками Гильомом Амонтоном (1663г–1705г) и независимо от него Шарлем Кулоном (1736г– 1806г) (приложение3). Кулон экспериментально установил, что сила трения Fтр не зависит от площади поверхности, вдоль которой тела соприкасаются, и пропорциональна силе нормального давления N, с которой одно тело действует на другое.

Закон Амонтона — Кулона —закон, устанавливающий связь между поверхностной силой трения, возникающей при относительном скольжении тела, с силой нормальной реакции, действующей на тело со стороны поверхности.

Сила трения максимальная прямо пропорциональна силе нормальной реакции.

Fтр. max= μN(1), где

μ -коэффициент трения,

N -сила нормальной реакции

1.2 Причина возникновения силы трения и ее виды

Сила трения — это сила взаимодействия между соприкасающимися телами, препятствующая перемещению одного тела относительно другого.

Причиной возникновения трения является шероховатость трущихся поверхностей и взаимодействие молекул этих поверхностей.

Трение покоя– сила, возникающая между двумя контактирующими телами и препятствующая возникновению относительного движения. Эту силу необходимо преодолеть для, того чтобы привести два контактирующих тела в движение друг относительно друга. Возникает при деформации контактирующих тел. Она действует в направлении, противоположном направлению возможного относительного движения.

Трение скольжения – сила, возникающая при поступательном перемещении одного из взаимодействующих тел относительно другого и действующая на это тело в противоположном направлении скольжения.

Трение качения – сопротивление движению, возникающее при перекатывании тел друг по другу. Причина трения качения – деформация тела и опорной поверхности. В большинстве случаев величина трения качения гораздо меньше величины трения скольжения при прочих равных условиях, и потому качение является распространенным видом движения в технике.

В жидкости и газе нет силы трения покоя. Даже самая малая сила, приложенная к телу в жидкости или газе, сообщает ему ускорение. Это легко наблюдать на опыте. Положим небольшой деревянный брусок на воду в широком сосуде. Брусок легко привести в движение, если подуть на него или толкнуть бумажной полоской.

Глава 2. Безопасность на дорогах

2.1 Тормозной путь

Сила трения отличается от других сил тем, что она всегда направлена в сторону, противоположную направлению вектора скорости движения тела. Это значит, что и ускорение, которое она сообщает телу, направлено против скорости. Это приводит к ее уменьшению и, если на тело не действуют другие силы, оно, в конце концов, останавливается. Представим себе, что перед движущимся автомобилем возникло препятствие, и водитель нажал на тормоз. За счет явление инерции автомобиль мгновенно остановиться не может. Он обязательно пройдет некоторый путь до остановки. Инерция – это физическое явление сохранения скорости тела постоянной, если на него не действуют другие тела или их действие скомпенсировано. Наименьшее расстояние, которое пройдёт автомобиль до остановки с момента появления препятствия в поле зрения водителя, называется дистанцией безопасности. Это понятие имеет большое значение в технике работы автомобильного транспорта и для безопасности перехода автомобильных дорог пешеходами. Также она зависит от времени реакции водителя на препятствие. Оно колеблется у водителей в пределах от 0,5 до 1,2 с. Расстояние, проходимое автомобилем с момента действия тормозной системы в полную силу до остановки автомобиля, называется тормозной путь автомобиля.

С помощью знаний по физике выясним, от чего зависит тормозной путь автомобиля. Начиная с того момента, как водитель нажал на тормоза, на тело действует только постоянная сила трения, силой сопротивления воздуха можно пренебречь. Определим тормозной путь.

Модуль силы трения по второму закону Ньютона равен:

гдеа- ускорение автомобиля;

с другой стороны, по закону Амонтона — Кулона

Из раздела кинематики мы узнали, что

а путь, пройденный телом до остановки,

С учетом всех формул и того, что V=0 получаем:

S = V₀ 2 / 2gµ,(2)

где: S — тормозной путь;

V — скорость движения машины;

µ — коэффициент трения шины о дорогу;

g — ускорение свободного падения.

Из приведенной формулы видно, что пройденный до остановки путь пропорционален квадрату начальной скорости. Если увеличить скорость вдвое, то потребуется вчетверо больший путь для остановки. Это следует иметь в виду водителям транспортных средств. Об этом полезно помнить и прохожим, пересекающим оживленную улицу.

Вывод: для остановки движущимся телам нужно время и пространство. Тормозной путь прямо пропорционален квадрату скорости и обратно коэффициенту трения. Можно с уверенностью говорить о независимости тормозного пути от массы машины, если она соответствует общепринятым нормам безопасности

2.2 Сцепление - основабезопасного вождения.

Сцепление шины с дорогой —чем оно выше, тем безопаснее вы можете вести машину. Шина под действием силы тяжести автомобиля деформируется, образуя так называемое пятно контакта (приложение 4). Среди автолюбителей принято считать, что чем шире шина, тем больше площадь пятна контакта шины с дорогой и тем лучше сцепление с дорогой, тем короче тормозной путь, тем лучше управляемость машины. А еще иногда думают, что если машина тормозит не прямо, а боком, то тормозной путь будет короче, потому что шире пятно контакта. Это не так. Приведем доказательства из механики. Как видно из формулы(2), тормозной путь не зависит от ширины профиля шины и площади пятна контакта шины с дорогой. В этой формуле есть единственный показатель — это коэффициент трения, который зависит от природы соприкасающихся тел. В данном случае — от типа дорожного покрытия и от химического состава протектора шины. Соответственно, и сцепление шины с дорогой зависит от состава резиновой смеси протектора.

Что говорят о сцеплении законы механики? Если снова прибегнуть к помощи формул, то сила трения сцепления (она же сила трения покоя) в отсутствии адгезии (эффекта приклеивания соприкасающихся поверхностей) определяется законом Амонтона — Кулона по формуле (1)

Как видно, площадь пятна контакта в силу трения покоя вклада не вносит, как и в длину тормозного пути. Можно закон переписать иначе, с учетом площади пятна контакта и отразить влияние пятна на давление. Давление тела на опору или, в нашем случае, шины на асфальт равно весу тела (шины), деленному на площадь контакта:

где p — давление шины на дорогу,

Тогда отсюда можно выразить вес через давление:

Подставив эту формулу в закон Кулона, получим:

Сила сцепления шины с дорогой пропорциональна коэффициенту сцепления, давлению шины на дорогу и площади пятна контакта. Это именно то, как воспринимает силу сцепления большинство людей. Но давление напрямую зависит от площади пятна контакта и обратно пропорционально ему. Об этом говорит формула (3). Поставляя сюда выражение для давления, получим:

Вывод: сцепление шины с дорогой не зависит от ширины шины и площади пятна контакта, а зависит от материала шин. Чем больше сцепление шины с дорогой, тем безопаснее вести машину.

Практическая часть

1. Исследование зависимости силы трения от веса тела и вида поверхности (приложение 5)

Оборудование: динамометр, брусок деревянный с отверстиями и с крючком, набор грузов по 50 г, направляющие рейки (деревянные, пластиковые).

Измерение силы трения, веса бруска с грузами с помощью динамометра.

Прикладной курс расширяет и углубляет знания по всем разделам школьного курса физики; изложение материала строится в соответствии со школьным курсом. Каждая тема, рассматриваемая на занятиях раскрывает действие физических законов на примерах, взятых из конкретной практики железнодорожного транспорта, исторических фактах, содержит качественные и расчётные задачи.

Описание разработки

Количество часов, отводимых на изучение курса:

класс - 34 часа (1 час в неделю)
класс - 34 часа (1 час в неделю)

По окончании изучения предусматриваются итоговые занятия, на которых учащиеся выступают с рефератами и защищают свои проектные работы.

Программа прикладного курса

10 класс

Введение (1 ч.)

Из истории развития железнодорожного транспорта

Кинематика (6ч.)

Скорости и ускорения на железнодорожном транспорте. Первые локомотивы и высокоскоростные поезда

Маршрутная, конструкторская и эксплуатационная скорости транспортных средств.

Ускорение и длина тормозного пути

Допустимые радиусы и закругления железнодорожного пути.

Кинематика движения колёсной пары.

Динамика (6ч.)

Масса тел и взаимодействие.

Трение качения, трение скольжения. Сцепление колеса с рельсом.

Момент силы. Величина момента силы, создаваемого локомотивом Сравнение различных способов торможения Ширина колеи и устойчивость поезда.

Законы сохранения в механике. ( 2ч.)

Реактивное движение. Реактивный двигатель на локомотиве.

Гравитационно - вакуумный транспорт

Механические колебания и волны. (5 ч.)

Механические колебания на транспорте. Учёт колебаний в пассажирских перевозках. Резонанс. Колебания мостов. Ультразвуковая дефектоскопия.

Экскурсия на предприятие железнодорожного транспорта.

Молекулярная физика и термодинамика. (12 ч.)

Расширение тел при нагревании. Термическое расширение на железнодорожном транспорте и способы борьбы с ним. Пневматика в поезде и на стрелочных переводах Перевозка сжиженных газов. Давление, оказываемое потоком газа. Явление переноса. Капиллярная дефектоскопия. Учёт капиллярных явлений и смачивания материалов при строительстве железнодорожного пути. Холодильные машины. Вагон- рефрижератор. Системы отопления пассажирских вагонов. Экскурсия на предприятие железнодорожного транспорта.

Обобщающие занятия. (2ч.)

Использование новых достижений науки на транспорте

11 класс.

Основы электродинамики.(11 ч.)

Первые электрические экипажи и современные электровозы. Передача электроэнергии локомотиву. Электрическая цепь железной дороги. Контактная сеть Работа тягового двигателя локомотива. Магнитная подвеска высокоскоростных поездов. Электромагнитное реле и его работа в системе автоблокировки на железной дороге. Движение поезда и возникновение ЭДС индукции. Магнитная дефектоскопия.

Экскурсия на предприятие железнодорожного транспорта.

Электромагнитные колебания. (11ч.)

Генераторы постоянного и переменного тока. Понятие о трёхфазном токе.

Синхронный и асинхронный двигатель. Линейный электродвигатель

Оптика (8ч.)

Использование оптических кабелей на транспорте. Цвет на транспорте.

Световая сигнализация Явление поляризации света и его применение на транспорте. Использование интерферометров на железнодорожном транспорте. Люминесценция и тепловое излучение.

Люминесцентная дефектоскопия. Применение фотоэффекта на железнодорожном транспорте. Экскурсия на предприятие железнодорожного транспорта.

Итоговые обобщающие занятия.(3 ч.)

Использование достижений современной науки на железнодорожном транспорте.

Перспективы развития железнодорожной отрасли страны.

В архиве: КТП и список литературы.

-75%

Одной из самых важных и почетных профессий является профессия машиниста электропоезда.

Машинист должен быть не только профессионалом своего дела, но и сильной, волевой личностью, который сможет экстренно принять решение за доли секунд.

Профессионально важные качества:

- хорошие зрение и слух;

- чувство времени и расстояния;

- переключение и распределение внимания;

- хорошая ориентировка в экстремальной ситуации;

- способность различать цвета.

Медицинские противопоказания:

- нервные и психические заболевания;

- нарушения остроты зрения и слуха;

- болезни, связанные с потерей сознания.

Машинист электровоза должен знать: Устройство и конструктивные особенности локомотивов, методы их вождения, рациональные режимы управления. Необходимы хорошие знания в области физики (электротехника).

С профессией машиниста связаны такие понятия как переменный и постоянный ток, источники питания (аккумуляторы), электрические цепи, типы соединений, электродвигатели, генераторы, трансформаторы, рачажные и тяговые передачи, тормозной путь, мощность, скорость ит.д.

Должен знать устройство, принципы работы и технические характеристики обслуживаемых локомотивов и их оборудования, причины возникновения неисправностей и способы их устранения, слесарное дело, правила движения по железной дороге и сигнализацию

ИСТОРИЯ ЭЛЕКТРОВОЗА

Попытки использовать электрическую энергию для механической работы предпринимались с начала XIX века. Опыты Б. С. Якоби, проведённые в 1834 году с собранным им электродвигателем, оснащённым вращающимся якорем, имели важное значение для создания автономных видов электрической тяги. Одновременно в США, Германии, Франции проводились опыты по перемещению макетов экипажей с помощью электрических двигателей. В 1838 году Р. Давидсон совершил опытные поездки с двухосной тележкой массой 5 тонн на участке железной дороги Глазго — Эдинбург. В 1845 году профессор Паж выдвигает предложение по созданию электрической железной дороги длиной 7,5 км на участке Вашингтон — Бладенсбург. При первых поездках опытный электровоз достиг скорости 30 км/ч. В 1879 году на Германской промышленной выставке демонстрировался электровоз мощностью 3 л.с., созданный немецким инженером Вернером фон Сименсом. Локомотив использовался для катания посетителей по территории выставки. Скорость составляла 6,5 км/ч, локомотив питался от третьего рельса постоянным током напряжением 150 Вольт.

История электровоза в России

Электровоз ВЛ19

С 15 марта 1932 года начато рабочее проектирование электровоза постоянного тока впоследствии получившего серию ВЛ19. 6 ноября 1932 года первый электровоз был выпущен и также поступил для испытаний на Сурамский участок. Электровоз серии ВЛ22 начали проектировать в первой половине 1938 года, а уже в сентябре 1938 года первый электровоз был выпущен. Великая Отечественная война прервала выпуск электровозов, но уже в июне 1944 года завод Динамо начал сборку последнего своего электровоза ВЛ22-184. После этого электровозы начал строить Новочеркасский электровозостроительный завод, созданный на базе разрушенного в годы войны паровозостроительного завода. Первый электровоз ВЛ22-185 был выпущен в июне 1946 года. В марте 1953 года был выпущен первый, разработанный НЭВЗом, электровоз — Н8 (Новочеркасский восьмиосный). С января 1963 года данная серия получает обозначение ВЛ8 (буквы ВЛ в названии всех серий электровозов от инициалов Ленина). Всего было выпущено 1715 ед. электровозов, эта серия стала первой по-настоящему массовой.

Электровоз постоянного тока ВЛ10

В 1954 году НЭВЗ изготавливает по своему проекту два опытных электровоза переменного тока, получивших первоначально серию НО (Новочеркасский Однофазный), с января 1963 года название серии было заменено на ВЛ61. Электровозы, которых было построено в 1954—1958 годах 12 ед. поступают для эксплуатации на участок Ожерелье — Павелец Московско-Курско-Донбасской железной дороги работы по электрификации которого на переменном токе были проведены в 1955—1956 годах. В начале 1959 года прошёл внеочередной XXI съезд КПСС. Решениями съёзда было намечено проведение коренной технической реконструкции железнодорожного транспорта, путём замены паровозов экономичными локомотивами — электровозами и тепловозами [1] . В связи в СССР были интенсифицированы разработки новых серий электровозов, увеличивались мощности по их выпуску. В 1961 году Тбилисский электровозостроительный завод (ТЭВЗ) выпустил первый электровоз Т8, по своему проекту. По доработанному в результате испытаний проекту в 1962 году завод изготовил второй электровоз этой серии. В 1963 году электровозы получают новое обозначение ВЛ10. Электровозы ВЛ10 строились параллельно в Новочеркасске (1969—1976) и Тбилиси (1961—1977), всего выпущено 1799 электровозов. Механическую часть для первых 20 электровозов собиравшихся в Тбилиси изготовил Луганский завод, а для всех других электровозов изготавливал НЭВЗ.

КЛАССИФИКАЦИЯ

Электровоз ВЛ60пк

По выполняемой службе электровозы разделяются на грузовые (например, ВЛ10, ВЛ80), пассажирские (например, ЧС2, ЧС4), маневровые (ВЛ41), а также шахтные и специальные промышленного назначения (например, ЕЛ21, ЭК14).

По роду питания

В России электровозы классифицируются по роду питания на два основных типа: переменного тока — 25 кВ, 50 Гц, (например ВЛ80, ЧС4) и постоянного тока (3 кВ) (например ВЛ10, ЧС2).Кроме того, для эксплуатации на участках как постоянного, так и переменного тока выпускаются двухсистемные электровозы (например ВЛ82), для эксплуатации в карьерах и рудниках выпускаются электровозы постоянного тока с напряжением питания 1500 В, 550 В, 250 В, переменного тока 10 кВ, а также с питанием от аккумуляторов.

В других странах мира, в зависимости от принятых стандартов в системе питания электрифицированных железных дорог применяются электровозы с другими системами питания, например переменного тока напряжением 15 кВ, 16,7 Гц.

Если электровоз питается от собственной аккумуляторной батареи, то он называется аккумуляторным.

По типу передачи тягового усилия

По типу передачи тягового усилия с тяговых двигателей на колёсные пары различают электровозы с групповым и индивидуальным приводом.

По типу электродинамического тормоза

По типу электродинамического тормоза на электровозы с рекуперативным и реостатным торможением (кроме того, есть серии электровозов, не оборудованных схемой электрического тормоза, например, ЧС4).

По числу секций

По числу секций электровозы делятся на односекционные, двух- трёх- и четырёхсекционные. Некоторые серии электровозов предусматривают возможность объединения двух, трёх или четырёх секций электровозов для работы по системе СМЕТ.

В СССР массово выпускались грузовые электровозы:

постоянного тока (3 кВ): ВЛ19, ВЛ22, ВЛ22 м , ВЛ23, ВЛ8, ВЛ10, ВЛ11, ВЛ15

переменного тока (25 кВ): ВЛ60, ВЛ80 к , ВЛ80 т , ВЛ80 р , ВЛ80 с , ВЛ85

двойного питания (3/25 кВ): ВЛ82, ВЛ82 м .

Кроме того, в СССР импортировались пассажирские электровозы из Чехословакии:

постоянного тока: ЧС1 (102 штуки, годы выпуска 1957—1960), ЧС2 (942 шт., 1963—1973), ЧС2 м (2 шт., 1965), ЧС2 т (118 шт., 1972—1976), ЧС3 (87 шт., 1961), ЧС200 (12 шт., 1975—1979), ЧС6 (30 шт., 1979—1981), ЧС7 (291 шт., 1981—2000)

переменного тока: ЧС4 (230 штук, годы выпуска 1965—1972), ЧС4 т (510 шт., 1971—1986), ЧС8 (82 шт., 1983—1989)

УСТРОЙСТВО ЭЛЕКТРОВОЗОВ

Электрово́з — неавтономный локомотив, приводимый в движение электродвигателями, установленными в нём и получающими электроэнергию из внешней электросети через тяговые подстанции и контактную сеть или от аккумуляторов установленных на электровозе.

со второй половины XIX века

общественный транспорт, грузовые перевозки

Электровоз состоит из механической части, электрического и пневматического оборудования. Особенности конструкции определяются его мощностью, максимальной скоростью и другими условиями эксплуатации, для которых проектируется электровоз.

Механическую часть электровоза составляют кузов, тележки, рессорное подвешивание, тормозная рычажная передача.

Рама тележек включает в себя колёсные пары, тяговые двигатели, буксы и элементы тяговой передачи — редукторы.

Кузов электровоза опирается через опоры на двух или трёхосные тележки, под каждой секцией электровоза тележек может быть две или три. Число осей под одной секцией может составлять 4 или 6. Тележки через систему рессорного подвешивания и буксы опираются на колёсные пары. Тележки оборудуются тормозной рычажной передачей и тормозными цилиндрами.

Электродвигатели приводящие электровоз в движение, называют тяговыми электродвигателями (ТЭД). Тяговые двигатели могут работать также и в режиме генератора. Это свойство используется для электрического торможения. Если электроэнергия вырабатываемая при вращении ТЭД гасится на тормозных реостатах, то это называется реостатным торможением, если электроэнергия возвращается в контактную сеть, то такое торможение называется рекуперативным.

Колёсные пары приводятся во вращение тяговыми двигателями через тяговую передачу. В её состав входят одна или две шестерни напрессованные на вал тягового двигателя, одно или два зубчатых колеса напрессованных на колесную пару, на некоторых сериях электровозов (например ЧС2, ЧС4, ЭП1) в тяговую передачу также входит карданный привод. Имеются варианты исполнения тяговой передачи: с односторонним расположением прямозубой тяговой передачи и карданным валом (электровоз ЧС4), с односторонним расположением шевронной тяговой передачи и карданным валом (электровоз ЭП1), с двухсторонним расположением косозубой тяговой передачи (электровоз ВЛ80). На всех эксплуатирующихся в нашей стране электровозах применяется индивидуальный тяговый привод, при котором каждая колёсная пара вращается своим ТЭД. Характеристики опытного электровоза с групповым (моно-) приводом, построенного в СССР, оказались хуже характеристик электровозов с индвидуальным приводом, что и обусловило отказ от схемы с моноприводом.

В кузове электровоза размещаются кабины машиниста, коммутационное оборудование, вспомогательные электрические машины, компрессор и пневматическое оборудование. Всё оборудование электровоза, находящееся под напряжением опасным для жизни человека, размещается в высоковольтной камере (ВВК) или в закрытых шкафах. Для предотвращения доступа человека в ВВК или шкафы предусмотрена система электромагнитных или пневматических блокировок.

В коммутационное оборудование электровоза входят индивидуальные и групповые контакторы служащие для переключений в силовой цепи электровоза, а также в цепях вспомогательных машин. Для обеспечения токосъёма с контактной сети используются токоприёмники. Регулирование мощности и скорости электровоза производится путём изменения напряжения подаваемого на ТЭД. Регулирование напряжения выполняется несколькими способами. На электровозах постоянного тока путём переключением группировок тяговых двигателей с последовательного соединения (все 8 ТЭД электровоза подключаются к контактной сети последовательно, напряжение на один ТЭД – 375 В), на последовательно-параллельное (2 группы по 4 ТЭД соединенных последовательно, напряжение на один ТЭД – 750 В), на параллельное (4 группы по 2 ТЭД соединенных последовательно, напряжение на один ТЭД – 1500 В), при этом для получения промежуточных значений напряжения на ТЭД в цепь включаются группы реостатов, что позволяет получить ступени регулирования в 40–60 В. На электровозах переменного тока: путём переключения выводов вторичной обмотки трансформатора (электровозы ВЛ60, ВЛ80, кроме ВЛ80р), путём переключения выводов первичной обмотки трансформатора (электровозы ЧС4, ЧС4Т, ЧС8), путём плавного регулирования напряжения с помощью выпрямительно-инверторной установки (электровозы ВЛ80р, ВЛ85, ВЛ65, ЭП1, ЭП10, 2ЭС5К).

Электровоз с вагонами соединяется при помощи автосцепного устройства. На электровозах с сочленёнными тележками (ВЛ8) автосцепка размещается на крайних поперечных балках тележек, на электровозах имеющих несочлененные тележки автосцепка устанавливается в раме кузова.

Техническая характеристика

Номинальное напряжение на токоприемнике, кВ 3
Колея, мм 1520
Формула ходовой части 3о-3о
Нагрузка от колесной пары на рельсы, кН (тс), 221 ± 3%
(22,5 ± 3%)
Масса служебная , т 135 ± 3%
Номинальный диаметр бандажа колесной пары по кругу катания, мм 1250
Высота оси автосцепки от головки рельса при новых бандажах, мм 1040-1080
Высота от головки рельса до рабочей поверхности полоза
токоприемника:
- в опущенном положении, не более 5100 мм
- в рабочем положении, 5500-7000 мм
Минимальный радиус проходимых кривых на тракционных путях при скорости до 10 км/ч.м 125
Конструкционная (максимальная в эксплуатации) скорость, км/ч 160
Мощность продолжительного режима на валах тяговых двигателей, кВт 4320
Мощность в часовом режиме на валах тяговых двигателей , кВт 4800
Сила тяги в продолжительном режиме, кН (тс) 167,4 (17,06)
Сила тяги в часовом режиме, кН (тс) 192,8 (19,7)
Скорость в продолжительном режиме, км/ч 91
Скорость в часовом режиме, км/ч 87,8
Максимальная сила тяги при трогании , кН (тс) 302 (30,
Сила тяги при максимальной скорости, кН (тс) 91,4 (9,3)
КПД в продолжительном режиме 0,88
Параметры системы централизованного энергоснабжения пассажирского поезда:
- мощность , 25 кВт
-номинальное напряжение, 3000 В

Читайте также: