Файл: Высшего образования Ростовский государственный университет путей сообщения (фгбоу во ргупс).pdf

РОСЖЕЛДОР
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«Ростовский государственный университет путей сообщения»
(ФГБОУ ВО РГУПС)
Специальность 23.05.03 «Подвижной состав железных дорог»
Допустить к защите в ГЭК
Заведующий кафедрой ТПС к.т.н., доцент А.Е. Богославский
____________________________
"_____"________________2023 г.
Изучение системы преобразования энергии электропоезда переменного
название темы дипломного проекта
тока серии ЭД9
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к дипломному проекту
МСС 18.03 10 ПЗ
2023
Дипломник
_________
Д.В. Меркулов подпись инициалы, фамилия
Руководитель проекта
д.т.н., профессор
__________
А.А. Зарифьян научная степень, должность
Консультанты к.т.н., доцент
__________
Е.В. Валенцева к.т.н., доцент
__________
И.Г. Переверзев
Научный консультант
к.т.н., старший научный сотрудник научно- производственного центра
«Охрана труда» ОНИИЦ
НИЧ
__________
И.Г. Переверзев
Нормоконтроль
к.т.н., доцент
__________
Е.Е. Мирошниченко

РОСЖЕЛДОР
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«Ростовский государственный университет путей сообщения»
(ФГБОУ ВО РГУПС)
Электромеханический факультет
КАФЕДРА «ТЯГОВЫЙ ПОДВИЖНЫЙ СОСТАВ»
Специальность 23.05.03 «Подвижной состав железных дорог»
УТВЕРЖДАЮ
Заведующий кафедрой ТПС к.т.н., доцент А.Е. Богославский
_____________________________
"_____"________________2023 г.
З А Д А Н И Е
студента к дипломному проекту
Меркулов а Дмитрия Витальевича
(фамилия, имя, отчество)
1. Тема проекта
Изучение работы системы преобразования энергии электропоезда переменного тока серии ЭД9 утверждена приказом по университету № 119/ос от "
27
"
января
2023
г.
2. Срок сдачи студентом законченного проекта июня 2023 г.
3. Исходные данные к проекту
Техническая документация, публикации в научно- технической литературе
4. Содержание расчетно-пояснительной записки (перечень подлежащих разработке вопросов)
5. Перечень графического материала (с точным указанием обязательных чертежей)
6. Консультанты по проекту (с указанием относящихся к ним разделов проекта):
№ п/п
Раздел
Консультант
Задание выдал
Задание принял
1.
Основная часть проекта
Зарифьян А.А.
2.
Специальная часть проекта
Зарифьян А.А.
3.
Технико-экономический расчет
Валенцева Е.В.
4.
Безопасность и экологичность решений проекта
Переверзев И.Г.
7. Дата выдачи задания
« 28 » января
2023 г.
8. Руководитель проекта д.т.н., проф. Зарифьян А.А.
(подпись)
(ученая степень, должность, Ф.И.О.)
9. Задание принял к исполнению
Меркулов Д.В.
(подпись)
(Ф.И.О. студента)

УДК 629.423.001.24+06
Реферат
Изм
.
Лист
№ докум.
Подпис
ь
Дат
а
Лист
3
МСС 18.03.10 ПЗ
Разраб.
Меркулов Д.В.
Провер.
Зарифьян А.А.
Реценз.
Н. Контр.
Утверд.
Богославский
А.Е.
Изучение работы системы пре- образования энергии электро- поезда переменного тока серии
ЭД9
Лит.
Листов
ФГБОУ ВО РГУПС каф. «ТПС» гр. МСС-5-011

Содержание
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лист
4
МСС 18.03.10 ПЗ

5
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лист
МСС 18.03.10 ПЗ
Введение
Серия электропоездов серии ЭД9 началась с ЭД9Т, внешне похожего на
ЭД2Т, но предназначе нного для эксплуатации на переменном токе 25 кВ, 50 Гц.
По состоянию на февраль 2015 года построено 299 электропоездов серий ЭД9Т,
ЭД9Э и ЭД9М/ЭД9МК (ЭД9Т — 0001-0027, ЭД9М/ЭД9МК — 0028-0267 и ЭД9Э
— 0001-0035).Электропоездов ЭД9Т было выпущено 27 шт. 8- и 10-вагонных составов (номера с 0001 по 0027). Ныне ЭД9Т не выпускается. С номера 0028 выпускаются электропоезда серий ЭД9М и ЭД9МК. Электропоезда оборудованы системой реостатного торможения.
Также в 1999 году дополнительно были выпущены 30 прицепных вагонов
(с номерами с ЭД9Т-3001 по 3030), несовместимых с поездами ЭД9Т, из которых были составлены поезда, состоящие из 10 вагонов и двух секций электровоза
ВЛ80С или тепловоза 2ТЭ10В, в ТЧ-7 ГЖД вагоны эксплуатировались с ЧМЭ3, которые оборудованы специальными системами (ныне заменены рельсовыми автобусами РА2, вагоны переданы в депо ТЧприг-13 Киров, тепловозы возвращены в маневровую и вывозную работы). Все они эксплуатировались
Горьковской железной дорогой.
Кузова вагонов и тележки электропоезда ЭД9М аналогичны таковым электропоезда ЭД4М постоянного тока. Внешне электропоезд ЭД9М почти не отличается от ЭД4М. Внутри салона моторного вагона электропоездов ранних выпусков расположен шкаф с высоковольтным кабельным вводом. На данный момент был разработан компактный аналог, позволивший увеличить количество посадочных мест за счёт отсутствия шкафа.
Электропоезд ЭД9М оборудован электродинамическим (реостатным) тормозом, конструкция вагонов обеспечивает возможность эксплуатации на линиях, как с высокими, так и с низкими платформами.
По сравнению с находящимися в эксплуатации электропоездами серии ЭР9Т электропоезд ЭД9М имеет следующие преимущества и конструктивные особенности:более высокая пассажировместимость моторных вагонов (на 17 %); повышенная мощность тяговых двигателей; конструкция кабины машиниста более комфортна, отвечает современным требованиям эргономики; обеспечивается возможность формирования поездов чётной и нечётной составности путем включения в секции дополнительных прицепных вагонов; новая архитектура лобовой части с увеличенными окнами повышенной прочности, электронными маршрутными указателями, стеклоочистителями с электроприводом, стеклоомывателями, буферными сигналами новой конструкции, совмещенные в одном блоке, прожектором уменьшенных габаритов с эффективным отражателем; электронная система сигнализации о загорании и стационарная установка пожаротушения; к индикации в кабине машиниста с информацией о неисправностях и возгораниях

6
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лист
МСС 18.03.10 ПЗ
в вагонах; дублирование информации речевым сообщением; люминесцентное освещение салонов; табло «бегущей строки» с информацией о пути следования, дублируемой синтезатором речи; окна салонов с герметичными стеклопакетами; отделочные пожаробезопасные материалы; унифицированное кресло машиниста повышенной вибробезопасности.
Большой выбор предложенных составностей электропоездов типа ЭД9М позволяет потребителям уменьшить капитальные затраты, а также снизить эксплуатационные расходы на ремонт и обслуживание поездов с меньшим количеством моторных вагонов при одинаковой длине и населенности.
Особенности конструкции электропоездов производства ОАО «ДМЗ» с вагонами длиной 21,5 м позволяют использовать 9-ти вагонные электропоезда ЭД9М для совместной эксплуатации и для равноценной замены 10-ти вагонных электропоездов серий ЭР9 всех наименований. Наличие на электропоездах ЭД9М широких входных дверей и больших накопительных тамбуров обеспечивает более благоприятные условия для перевозки пассажиров в пригородном сообщении, особенно часы «пик» (снижение времени посадки-высадки на 40 %).
Модификация ЭД9М предназначена для пригородных маршрутов, модификация
ЭД9МК повышенной комфортности (имеет с ЭД9М сквозную нумерацию) — для экспрессных маршрутов.
В 2006 году был построен опытный 9-вагонный поезд ЭД9Э-0001 с комплектом энергосберегающего электрооборудования, который в начале декабря 2010 года был передан в депо Ростов Северо-Кавказской ж.д. для постоянной эксплуатации. Важнейшим преимуществом ЭД9Э-0001 является использование энергосберегающего комплекта электрооборудования КЭО-25, преобразователя ВИП-1000 и микропроцессорной системы управления тяговым приводом, которые обеспечивают плавное регулирование напряжения на тяговых электродвигателях, а также способствуют повышению тяговых показателей электропоезда и сокращению эксплуатационных расходов на 20—25 % за счет применения рекуперативного торможения практически до полной остановки поезда. Помимо этого, экономия расхода электроэнергии на один электропоезд в год составит около 450 тысяч кВт·ч.
В 2012 году начат выпуск обновлённых электропоездов ЭД9Э с номера 0002.
Вагоны имеют прислонно-сдвижные автоматические двери для выхода на низкие платформы, систему кондиционирования, систему видеонаблюдения, межвагонные переходы, аналогичные серии ЭД4МКМ-АЭРО. Головные вагоны имеют увеличенный тамбур и туалетную комнату, оборудованную для пассажиров с ограниченными способностями, аналогичную на электропоезде
ЭД4М-0500.

7
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лист
МСС 18.03.10 ПЗ
1 Высоковольтное оборудование поездов серии ЭД9.
1.1 Токоприемник Л-13У-01
Токоприёмник Л-13У-01 служит для обеспечения токосъёма с контактного провода и питания высоким напряжением тягового и вспомогательного электрического оборудования секции электропоезда.
Установлен токоприёмник на крыше моторного вагона на высоковольтных изоляторах.
Изоляция токоприёмника относительно кузова электропоезда обеспечивается путём установки его на изоляторы, соответствующие напряжению контактной сети.
Токоприёмник оборудован полозом с угольными вставками.
Технические данные;
Номинальное напряжение, кВ, тока постоянного
3 переменного
25
Номинальный ток, А при движении
- 550 при стоянке
- 80
Статическое нажатие на контактный провод в диапазоне рабочей высоты, Н (кгс) активное (при подъёме), не менее
- 60(6) пассивное (при опускании), не более
- 90(9)
Максимально допустимая скорость движения, км/ч
- 140
Максимальная высота подъёма от сложенного состояния, мм, не менее
- 2100
Максимальная рабочая высота, мм
- 1900
Минимальная рабочая высота, мм
- 400
Длина в сложенном состоянии, мм
- 3280
Ширина (по концам полоза), мм
- 2260
Опускающая сила в диапазоне рабочей высоты,
Н (кгс), не менее
-
120(12,0)
Время подъёма до максимальной рабочей высоты при номинальном давлении сжатого воздуха , с
-7... 10
Время опускания с максимальной рабочей высоты до сложенного положения при номинальном давлении сжатого воздуха, с
- 3,5...6
Номинальное давление сжатого воздуха, МПа
- 0,5
Минимальное давление сжатого воздуха, МПа
- 0,35

8
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лист
МСС 18.03.10 ПЗ
Разность между максимальным и минимальным нажатием при одностороннем движении токоприёмника в рабочем диапазоне высоты подъёма, Н (кгс), не более
- 10(1)
Масса ( без изолятора), кг
- 260
Токоприёмник состоит из следующих узлов: основания 1 с кронштейном 2, перестановкой которого обеспечиваются размеры
1450x1980 мм для установки на моторном вагоне; подвижной системы, состоящей из двух нижних 3 и двух верхних 4 трубчатых рам; верхнего узла, состоящего из полоза 5 и двух кареток 6. На полозе закреплены три ряда контактных угольных вставок; механизма подъёма и опускания, состоящего из двух подъёмных пружин 7 и пневматического привода 8 со встроенными в него двумя опускающими пружинами 12.
Для работы токоприёмника в цилиндр пневматического привода 8 подаётся сжатый воздух, поршни расходятся, сжимая опускающие пружины
12 и через тягу 10, освобождает валы 11 от усилия, создаваемого этими пружинами. Подъёмные пружины 7 через рычаги 14 постоянно стремятся повернуть валы 11, обеспечивая тем самым подъём верхних рам 4 с полозом 5.
Нажатие полоза на контактный провод регулируется изменением затяжки подъёмных пружин.
Для опускания токоприёмника сжатый воздух из цилиндра пневматического привода 8 через вентиль токоприёмника выбрасывается в атмосферу. Опускающие пружины 12, вмонтированные в цилиндры, нейтрализуют действие пружин 7 и создают опускающее усилие, которое через промежуточные валы 15 и тяги 10 создают вращающие моменты, приложенные к валам 11 и действующие в направлении опускания токоприёмника. Пружины 12 компенсируют действие пружин 7 и опускают подвижную систему токоприёмника до упора.
Синхронизация поворота валов 11 нижних рам осуществляется с помощью тяг 9, шарнирно закреплённых в вилках валов, через рычаги 13.
Токоприёмник Л-13У-01 оборудован полозом с угольными вставками, которые способствуют наименьшему износу провода.
Полоз выполнен с загнутыми вниз концами, чтобы не было захлёстываний за контактный провод при прохождении токоприёмником воздушных стрелок и крестовин контактной сети. Для смягчения ударов токоприёмника о контактный провод полоз 5 крепят к верхним рамам 4 с помощью кареток 6.
Каретка представляет собой систему шарнирно закреплённых рычагов и вертикально установленной пружины, которая смягчает (гасит) толчки и вибрации, создаваемые контактным проводом (при прохождении токоприёмником неровностей контактной сети и при статическом нажатии

9
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лист
МСС 18.03.10 ПЗ
более90Н) и обеспечивает поворот полоза на 5 - 7° относительно среднего положения.

10
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лист
МСС 18.03.10 ПЗ
1.2 Ограничитель перенапряжений нелинейный типа ОПН -25ЭПУХЛ1
Ограничитель перенапряжений предназначен для защиты от перенапряжений электрооборудования электропоездов переменного тока частотой
50 Гц с номинальным напряжением 25 кВ.
Ограничитель представляет собой защитный аппарат, содержащий последовательно соединённые оксидноцинковые варисторы, заключённые в фарфоровую герметизированную покрышку. Ограничитель перенапряжений установлен на крыше моторного вагона.
Технические данные
1 Номинальное напряжения, кВ
-25 2 Наибольшее рабочее напряжение, (Uн.р.), кВ действ.
- 30 3 Остающееся напряжение при импульсном токе 8/20 мкс с амплитудой:
400 А, кВ, не более
- 76 5000 А, кВ, не более
- 95 4 Ограничитель выдерживает давление ветра со скоростью до
40 м/с без гололёда и 15 м/с при толщине гололёда до 2 см при тяжении провода в горизонтальном направлении, Н, не менее - 300 5 Пропускная способность ограничителя: а)
20 импульсов тока 1,2/2,5 мс с амплитудой, А
- 400 б)
20 импульсов тока 8/20 мкс с амплитудой, А
-5000 под дождём
- 70 в)
10000 импульсов тока в форме полуволны синусоиды длительностью 0,5 мс с амплитудой, А
-50
Расчётная масса ограничителя, кг
- 26
Допустимые пределы тока проводимости ограничителя при наибольшем рабочем напряжении и сопротивление, описание конструкции, принцип действия ограничителя перенапряжений указаны предприятием - изготовителем в "Техническом описании и инструкции по эксплуатации".
Ограничитель не подлежит ремонту эксплуатирующими организациями.
Ремонт производится предприятием - изготовителем.
1.3 Ограничитель перенапряжений нелинейный типа ОПН - 2,2 УХЛ1
Ограничитель предназначен для защиты от коммутационных и атмосферных перенапряжений электрооборудования электропоездов переменного тока.

11
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лист
МСС 18.03.10 ПЗ
Ограничитель расположен под кузовом моторного вагона и рассчитан для работы на открытом воздухе. Рабочее положение вертикальное.
Основные технические характеристики ограничителя должны соответствовать указанным в таблице 1.
Таблица 1
№ п/п
Характеристика
Норма
1
Номинальное напряжения, кВ
-2,2 2
Наибольшее рабочее напряжение, кВ (действ.)
-2,7 3
Остающееся напряжение при импульсном токе
8/20 мкс с амплитудой 1000 А, к, не более
-7,3 4
Ток проводимости ограничителя при наибольшем рабочем напряжении, мА (действ.)
-0,3-0,65
Монтаж и эксплуатация ограничителей должны проводиться в соответствии с "Техническим описанием и инструкцией по эксплуатации
БФИР.670205.231 ТО ".
1.4 Воздушный выключатель ВОВ-25А-10/400
Выключатель ВОВ-25А-10/400 однополюсного исполнения служит для оперативных и аварийных отключений силового электрооборудования.
Технические данные
Номинальное напряжение, кВ - 25
Допустимые пределы изменения напряжения в главной цепи, % от номинального
- 46 - 116
Номинальный ток, А
- 400
Предельный ток отключения, кА
- 10
Сквозной ток короткого замыкания, кА (амплитуда)
- 25
Номинальное рабочее избыточное давление сжатого воздуха в баке, МПа
- 0,8
Диапазон рабочего избыточного давления сжатого
- 0,6-0,9 воздуха в баке, МПа
Мощность отключения, МВА: а) номинальная в диапазоне избыточных давлений 0,6 - 0,9 МПа
-250 б) при избыточном давлении ниже 0,6 МПа, но не менее 0,46 МПа
- 125 г) при двукратном отключении без пополнения запаса воздуха в баке выключателя при начальном избыточном давлении в нём:
не менее 0,8 МПа
- 250 не менее 0,7 МПа
- 125
Номинальное напряжение постоянного тока цепей управления, В
- 110
Допустимые пределы изменения рабочего напряжения в