BR 185

Механическая часть электровоза состоит из кузова с расположенным в нём оборудованием, двух кабин управления по концам кузова, несущей рамы кузова, на которой смонтированы все узлы и агрегаты электровоза, двух тележек с установленными на них тяговыми электродвигателями и тяговым приводом, крыши и крышевого оборудования.

Рама электровоза коробчатого сечения, состоит из двух боковых и одной средней продольных балок, двух поперечных подтрансформаторных балок, двух несущих поперечных балок, на которых кузов опирается на тележки через вторичную ступень рессорного подвешивания, а также двух буферных брусьев.

Рама тележки сварной конструкции из двух продольных, одной средней поперечной и двух поперечных концевых балок, через одну из которых посредством продольной штанги передаётся тягово-тормозное усилие на кузов электровоза.

Тележка электровоза BR 185

Колёсные пары цельнолитые, на концах имеются выступы для буксовых узлов. Рессорное подвешивание пружинное, дополнительно установлены гидравлические гасители колебаний. На колёсных парах установлены двухсторонние тормозные диски.

Тяговые электродвигатели — асинхронные трёхфазные. Тяговый привод — с опорно-рамной подвеской тяговых электродвигателей и односторонним расположением редуктора. Передаточное отношение — 5,23 (22:115). К раме тележки двигатели подвешены через качающуюся маятниковую опору.

Кузов электровоза вагонного типа, по концам которого находятся кабины управления. Вдоль кузова проходит коридор, по обеим сторонам которого установлены агрегаты и силовое оборудование электровоза.

Расположение оборудования в кузове электровоза BR 185

Машинное отделение электровоза серии 185

Монтаж агрегатов и узлов в кузове производится через съёмную крышу, состоящую из трёх частей.

Снабжение электровоза сжатым воздухом для работы агрегатов электровоза, тормозных устройств производится одним компрессором фирмы Knorr Bremse AG типа SL-20-5-61. Производительность компрессора - 144 м³/час. Для подъёма токоприёмника при отсутствии давления в главной воздушной (питательной) магистрали на электровозе установлен вспомогательный компрессор, вращение вала которого осуществляется электромотором, в свою очередь получающим питание от аккумуляторной батареи напряжением 110 В.

Сжатый воздух от компрессора поступает в главные резервуары - два по 300 л и один - 180 л. Общий объём резервуаров составляет 780 л. Для удаления влаги из главных резервуаров служат выпускные клапаны, работу по удалению влаги производит ремонтно-обслуживающий персонал в депо. Сухой воздух нужен для нормальной работы пневматического оборудования и препятствия коррозии и загрязнения металлических деталей.

Работой компрессора управляет задатчик давления. Он отрегулирован на включение компрессоров при падении давления в главной магистрали до 8,5 атм. (бар) и выключение при достижении давления в магистрали 10 бар.

Избыточное давление вызывает срабатывание одного из двух защитных вентилей, настроенных на давление в 10,5 и 12 бар соответственно.

Прочие воздушные резервуары и их объёмы:

• макрофон — 25 л;
• запасный тормозной резервуар — 57 л;
• дополнительный резервуар для подъёма токоприёмников, включения главного воздушного выключателя — 25 л;
• тормозной резервуар — по одному на каждую тележку, ёмкостью 75 л каждый.

На электровозе установлена микропроцессорная система управления тормозами фирмы Knorr.

Обозначение тормозной системы: KE GPR EmZ (D) (ep), где

• KE — тормозная система производства фирмы Knorr
• GPR — возможные установки тормоза — G, P и R (типа аналогии режимов груженный-порожний-средний)
• E — электродинамический тормоз
• mZ — вспомогательный тормоз (к электрическому)
• (D) — дисковый
• (ep) — электропневматический

Она состоит из следующих составляющих:

• многоступенчатого непрямодействующего самосрабатывающегося пневматического тормоза;
• электронного управления давлением в воздушной магистрали (el);
• пневматического управления давлением в воздушной магистрали (pn);
• электродинамического тормоза (Е);
• электропневматического тормоза прямодействующего;
• стояночного тормоза.

Рукоятка тормоза соединена с потенциометром, подающим сигнал на считывающее устройство положения тормозной рукоятки, который в свою очередь посылает данные в устройство управления тормозами. Устройство управления обрабатывает полученный сигнал и включает электропневматические вентили на тормозной магистрали, осуществляющие выпуск или нагнетание воздуха из(в) магистрали(ль) и срабатывание торможения (отпуск тормозов) поезда.

При неисправности микропроцессорного оборудования происходит срабатывание электромагнитного контактора и переключение на пневматическое регулирование тормозами.

Уменьшение давления в тормозной магистрали приводит к срабатыванию воздухораспределителя и воздух из тормозного резервуара поступает в тормозной цилиндр, шток которого прижимает тормозные колодки к тормозным дискам на колёсных парах. Происходит торможение.

Электродинамический тормоз является независимым и может применяться параллельно пневматическому или самостоятельно. Тормозная сила образуется путём включения тяговых электродвигателей в режим генераторов с возвращением получаемого тока в контактную сеть. Регулирование торможением осуществляется электронным задатчиком тормоза по шине данных микропроцессорным устройством.

Прямой тормоз (локомотивный тормоз) посредством рукоятки вспомогательного тормоза управляет электропневматическими тормозами электровоза. Работает только в той кабине машиниста, откуда производится управление локомотивом, в другой (других — при работе по системе многих единиц) рукоятка находится в положении экстренного торможения и роли на торможение не влияет.

При торможении при повороте рукоятки тормоза разрывается питание магнитного вентиля. Из вспомогательного резервуара воздух через редукционный клапан, перекрывной кран прямого тормоза, обратный клапан поступает в воздухораспределитель и далее в тормозные цилиндры. Происходит прямое нажатие на тормозные диски, отсюда и название тормоза — прямой. В режиме перекрыши осуществляется удержание тормозного положения, при утечке воздуха из тормозной сети, происходит её подпитка через воздухораспределитель.

В режиме отпуска происходит включение магнитного вентиля, который вызывает срабатывание воздухораспределителя на отпуск тормоза посредством выпуска воздуха из тормозных цилиндров.

Максимальное давление в тормозных цилиндрах — 3,8 бар (положение R) и 2,7 бар (положения P и G)

Стояночный тормоз с немецкого звучит как пружинный длительного действия. Полностью отпущен при наличии в цилиндрах стояночного тормоза давления воздуха 4,3 бар. Колодки прижимаются к колёсам под действием пружин в цилиндрах, наличие давления в которых уравновешивает силу сжатия пружин и отжимает тормозные колодки от колёс. Таким образом, потеря давления в цилиндрах приводит к срабатыванию стояночного тормоза. Управление тормозом производится двухпозиционным переключателем на задней стенке кабины машиниста. При утечке воздуха из цилиндров стояночного тормоза в движении происходит срабатывание аварийного тормоза поезда путём подачи сигнала срабатывания стояночного тормоза в процессор управления тормозами электровоза.

Электровоз BR 185 является многосистемным локомотивом. Его силовая схема обеспечивает работу тяговых двигателей при напряжениях в контактной сети 25 кВ при частоте 50 Гц и 15 кВ — 16,67 Гц.

Упрощённая силовая схема электровоза

На крыше электровоза находятся четыре или два (в зависимости от исполнения) токоприёмника, позволяющие снимать электрический ток с контактной сети любого из вышеназванных напряжений. Различные вариации исполнения ширины полоза и высоты подъёма токоприёмников позволяют применять данную серию электровоза в странах, имеющих специфичную в этой стране национальную систему энергоснабжения железных дорог.

Соединение токоприёмника с главным выключателем осуществляется посредством высоковольтного кабеля через крышу электровоза внутри кузова. Токоприёмник установлен автоматически опускаемым, то есть, при недопустимом износе полоза или поломке токоприёмника, он будет автоматически опущен и приведён в нерабочее состояние.

Для защиты от высоковольтных перенапряжений, короткого замыкания и молний, на электровозе установлены 4 разрядника напряжений — три на крыше электровоза и один за главным выключателем. При недопустимых скачках напряжения или ударе молнии разрядники разрывают силовую цепь электровоза, таким образом предохраняя электрическое оборудование от повреждений.

Главный выключатель — однополярный вакуумный выключатель, не требующий обслуживания, с пружинным механизмом и вакуумной камерой. В вакуумной камере находятся силовые контакты. Включение-выключение производится пружинами. Для включения выключателя необходимо сначала создать давление в камере включения. На пружинах находится магнит, который удерживает подвижный контакт. При выключении выпускают воздух из камеры включения посредством клапана быстрого выпуска воздуха, при этом магнит ещё удерживает подвижный контакт и перемещает его в позицию заземления. Таким образом главный выключатель также выполняет роль заземлителя. В отпущенном положении магнит не удерживает подвижный контакт и соединение в силовой цепи отсутствует.

При поднятом токоприёмнике на входе перед главным выключателем имеется трансформатор напряжения, в задачу которого входит определение напряжения контактной сети. К этому трансформатору подключено устройство защиты электрических цепей электровоза.

Сетевой фильтр служит для фильтрации паразитных частот, которые мешают радиообмену и функционированию сигнальной системы. Превышение тока более допустимых величин фильтра вызывают автоматическое срабатывание главного выключателя на отключение.

Для защиты силовых электрический цепей отслеживаются следующие данные:

• ток на высоковольтной стороне трансформатора;
• ток замыкания на землю;
• паразитный ток частотой 100 Гц;
• ток в рельсовой цепи;
• ток фильтрации;
• напряжение контактной сети.

При попадании любой из вышеуказанных категорий в зону вне допустимого диапазона значений срабатывает главный выключатель на отключение.

Главный трансформатор преобразует поступающее через контактную сеть напряжение в пониженное напряжение, необходимое для нормальной работы узлов электровоза. Все вторичные обмотки намотаны на едином сердечнике главного трансформатора и образуют две ветви для выпрямителей тяговых двигателей (по одной на тележку) и одну ветвь для собственных нужд, необходимой для работы вспомогательных машин электровоза.

Трансформатор состоит из:

• одной первичной обмотки;
• четырёх тяговых вторичных обмоток с промежуточными отводами;
• одной обмотки для фильтра;
• одной обмотки для группы 1 — вспомогательных машин, с промежуточным отводом;
• одной обмотки для группы 2 — зарядного устройства аккумуляторной батареи, отопления, песочниц, с промежуточным отводом;
• одной обмотки для общей шины.

Напряжения на обмотках трансформатора при напряжении в контактной сети:

Выпрямитель тока необходим для выполнения функций преобразования входящего однофазного тока одной из двух систем, поступающего из контактной сети в трёхфазный ток для работы асинхронных трёхфазных двигателей (его правильнее было бы называть Тяговый преобразователь).

Каждый выпрямитель состоит из

• двух четырёхквадрантных полупериодных выпрямителей, запитываемых каждый от своей обмотки трансформатора и преобразующих переменный ток в постоянный;
• одного инвертора тока, преобразующего постоянный ток в трёхфазный регулируемой величины и частоты для тяговых электродвигателей.

Изменяя напряжение и частоту с помощью инвертора, получают регулируемое напряжение на обмотках тяговых электродвигателей, соответственно, скорость вращения роторов двигателей, а, следовательно, и скорость движения электровоза.

При электрическом торможении цепочка контактная сеть-трансформатор-выпрямитель-инвертор-тяговый двигатель работает в обратном режиме, при этом тяговый двигатель включается в режим генератора трёхфазного тока и в конечном итоге ток возвращается в контактную сеть. Такой режим называется рекуперацией тока.

На трансформаторе, выпрямителях и инверторах стоят температурные датчики, которые меняют режим работы этих устройств на более щадящий с уменьшением мощности. Кроме того, на выпрямителе установлены датчики задымления.

Для снабжения электроэнергией вспомогательных машин при опущенных токоприёмниках локомотив оснащён массивной аккумуляторной батареей постоянного тока напряжением 110 В, расположенной под кузовом электровоза между тележками.

Зарядное устройство батареи получает питание от вторичной обмотки для вспомогательных машин группы 2 главного трансформатора, выпрямляет переменный ток 200 В в постоянный 110 В и производит заряд аккумуляторов. Оно оснащено защитным автоматом, отключающим зарядное устройство при величине переменного тока более 150 А. После восстановления защиты появляется предупредительная надпись на дисплее технического состояния оборудования на пульте машиниста о том, что была сработана защита зарядки аккумуляторной батареи по причине превышения тока.

Напряжение, ток зарядки и температура зарядного устройства и аккумуляторной батареи постоянно контролируется специальным устройством, кроме того установлено защитное реле, отключающее аккумуляторную батарею при её глубокой разрядке для исключения повреждения батареи:

• при падении напряжении на батарее до величины менее 95 В загорается предупреждение на дисплей пульта машиниста, через 10 мин. после этого происходит отключение батареи;
• при падении напряжения на батарее ниже 80 В выдаётся предупреждение на дисплей и отключается главный выключатель;
• при превышении напряжения выше 135 В выдаётся предупреждение на дисплей и отключается зарядное устройство.

При повреждении зарядного устройства возможно продолжение движения, но от батареи отключаются максимально возможные устройства для увеличения времени работы батареи до срабатывания защиты разрядки.

Восстановление защиты зарядного устройства и аккумуляторной батареи выдаётся предупреждение на дисплей на пульте машиниста, а при отключении главного выключателя по причине глубокой разрядки батареи автоматически срабатывает принудительное торможение поезда.

Аккумуляторная батарея включается автоматическим выключателем (рубильником). Все потребители электрической энергии 110 В также имеют защитные автоматические выключатели.

К сети 110 В подключены следующие устройства и потребители тока:

• зарядное устройство аккумуляторной батареи;
• аккумуляторная батарея;
• автомат защиты зарядного устройства и аккумуляторной батареи;
• освещение кузова, приборов внутри кузова;
• микропроцессорное защитное устройство сети 110 В;
• устройство управления тормозами;
• система управления главным выключателем;
• защитное устройство агрегатов электровоза;
• интегрированное устройство управления;
• система контроля бдительности машиниста SIFA ();
• средства локомотивной сигнализации и автоведения поездов (LZB , PZB );
• средства поездной радиосвязи;
• контакторы и устройства коммутации силовых цепей;
• дисплеи и табло пультов машиниста;
• вспомогательное оборудование;
• преобразователь 110/24 В для питания сигнального освещения, гребнесмазывателя, регулятора отопления и других низковольтных устройств.

Для вентиляции тяговых двигателей используется воздух, нагнетаемый вентиляторами, установленными в охлаждающей башне. Проходя через башню, холодный воздух используется не только для охлаждения тяговых двигателей, установленных на тележках электровоза, но и он является звеном в цепи системы охлаждения силовых аппаратов электровоза.

Система охлаждения состоит из трёх кругов циркуляции. Два — выпрямителей и один — трансформатора. Охлаждающая жидкость проходит путь от насоса через охладительную башню в теплообменник выпрямителя или трансформатора и затем поступает обратно в насос.

В качестве охлаждающей жидкости на электровозе применена полиэстерная субстанция, неагрессивная, неядовитая, нерастворимая в воде и тяжело возгораемая.

Каждый круг охлаждения имеет свой циркуляционный насос. Насосы охлаждения выпрямителей установлены в соответствующих выпрямительных шкафах, насосы для охлаждения трансформатора закреплены на трансформаторе.

В охладительной башне находится вентилятор, приводимый в движение электромотором. Вентилятор засасывает атмосферный воздух в башню через решётки на крыше электровоза.

В каждом круге охлаждения выпрямителей имеется расширительный бак с мерным стеклом, расширительный бак трансформатора с мерным стеклом закреплён на охладительной башне № 2.

Двухступенчатая защита Бухгольца контролирует состояние трансформатора в части газообразования в системе охлаждения. На пульте машиниста на экране загорается предупреждение с указанием необходимых действий, если загорится аварийный сигнал, то срабатывает главный выключатель на выключение с невозможностью включения его вновь (состояние заперто).

Два температурных датчика выведены на экран на пульт машиниста и позволяют контролировать параметры охлаждения.