Виды тяги и их сравнительная характеристика: Виды тяги и их технико-экономическое сравнение — Студопедия

Содержание

Виды тяги и их технико-экономическое сравнение — Студопедия

Содержание.

Н.Новгород 2011 год

Иванов И.И.

По дисциплине

Контрольная работа

Нижегородский филиал

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Московский государственный университет путей сообщения

«Транспортные средства и оборудование»

Выполнил студент 3 курса

Шифр: 0860-п/Э-2093

Проверил: Овчинников Н.И.

1.Виды тяги и их технико-экономическое сравнение. 2.Принципиальная схема электроснабжения. 3.Внешнее электроснабжение. 4. Общие сведения о тяговом электроснабжении. 5.Система постоянного тока. 6.Система переменного (однофазно-постоянного) тока. 7.Система электроснабжения 2х25 кВ на переменном токе. 8.Общие сведения о конструкции контактной сети: 8.1.Виды контактных подвесок. 8.2.Анкеровка и секционирование контактной сети. 8.3.Опоры контактной сети. 8.4.Провода контактной сети. 8.5.Изоляторы. 8.6.Рельсовые цепи. 9.К.П.Д. тяговой сети и системы электроснабжения. 10.Общее устройство электродвигателя постоянного тока и принцип его работы. 11.Параметры двигателя постоянного тока. 12.Свойства двигателя постоянного тока. 13.Сущность электрического торможения. 14.Электромеханические характеристики электродвигателя постоянного тока. 14.1.Электродвигателя с параллельным возбуждением. 14.2.Электродвигателя с последовательным возбуждением. 15.Преимущества и недостатки электродвигателя с последовательным возбуждением. 14.Перерасчёт электромеханических характеристик на электротяговые характеристики. 13.Образование электрической тяги. 15.Влияние изменения передаточного отношения зубчатой передачи и изменения диаметра колёс колёсных пар на характеристики. 16.Образование силы торможения. 17.Сопротивления движению поезда. 18.Уравнение движения поезда. 19.Анализ уравнения движения поезда. 20.Методы решения уравнения движения поезда: 20.1.Аналитический метод. 20.2.Метод установившихся скоростей. 20.3.Графический метод. 21.Основные параметры ЭПС постоянного тока и переменного тока. 22.Упрощенная схема силовой цепи ЭПС постоянного тока: 22.1 .Токоприемник. 22.2.Быстродействующий выключатель. 22.3. Электрические аппараты: 22.3.1 .Электромагнитные контакторы. 22.3.2.Электропневматические контакторы. 22.3.3.Реверсор. 23.Требования к расположению электрического оборудования. 24.Особенности пуска двигателя постоянного тока. 25 Регулирование скоростей движения на ЭПС постоянного тока. 26 .Расчёт ступеней пускового реостата. 27.Процессы при изменении напряжения на двигателях , перерасчет характеристик. 28.Применение ослабления возбуждения. 29.Внешняя характеристика преобразовательной установки. 30.Способы регулирования скорости движения на ЭПС переменного тока. 31.Осевые формулы ЭПС. Контрольные вопросы      

На железных дорогах применяют три вида тяги: паровая, тепловая, электротяга. При паровой тяге поезда обслуживаются паровозами, при тепловой — тепловозами, а в пригородном сообщении — дизельпоездами; при электротяге — электровозами, в пригородном сообщении — электропоездами. Паровозы, тепловозы и дизельпоезда — это автономные локомотивы (источник энергии, идущий на создание движения, находится на самом локомотиве). Электровозы и электропоезда относятся к неавтономным локомотивам.


Несмотря на привязанность к линиям электропитания, электрическая тяга имеет ряд преимуществ:

1.Мощность тяговых двигателей электровоза не ограничена мощностью источника энергии. Поэтому, при равном или даже меньшем весе, электровоз развивает большую силу тяги и ведет поезд с более высокой большую скоростью, отсюда:

2. Пропускная способность (количество поездов в единицу времени) возрастает на 30÷50% по сравнению с паровой тягой, а провозная способность (количество тонн груза в единицу времени) возрастает в 1,5÷2 раза.

3. К.П.Д. составляет ≈ 23 % (при тепловой тяге ≈ 19 %, при паровой тяге ≈ 3÷4 %).

4. Электроподвижной состав устойчиво работает в зимних условиях.

5. Более высокая культура в производстве.

6. Возможна работа по системе многих единиц (на тепловозах и дизельпоездах она ограничена необходимостью контроля за работой дизельгенераторных установок в противопожарном отношении).

7. Сравнительно низкие расходы на ремонт и эксплуатацию.

8. Возможность применения рекуперации.

9. Простота управления, быстрая смена направления движения.

Однако электрическая тяга имеет ряд недостатков:

1. Большой расход цветного металла.

2. Работа электроподвижного состава зависит от состояния контактной сети, тяговых подстанций, электростанций.

3. Требуются капитальные затраты на строительство электростанций, тепловых подстанций и сооружений контактной сети, но они окупаются за 2÷4 года.

6.1 Виды тяги и типы локомотивов |

Для передвижения поезда к нему необходимо приложить в направлении движения определенную силу, называемую силой тяги. Сила тяги создается тяговым подвижным составом, к которому относятся локомотивы, а также моторвагонный подвижной состав. Моторвагонные поезда состоят из нескольких моторных вагонов, имеющих тяговые двигатели, и из прицепных вагонов. К таким поездам относятся, например, пригородные электропоезда.

Локомотивы делятся на паровозы, тепловозы, газотурбовозы, электровозы и мотовозы.

Первые локомотивы приводились в действие силой пара и назывались паровозами (рис. 6.1). Паровоз имел паровой котел и паровую машину. В паровом котле под действием тепла от сжигаемого в топке угля вода превращалась в пар. Пар поступал в цилиндр паровой машины и перемещал поршень, связанный с колесом паровоза кривошипно-шатунным механизмом (рис. 6.2).



Проект паровой машины непрерывного действия был разработан И.И. Ползуновым в 1763 г., а сама машина была создана Дж. Уаттом в 1774 г. Впервые паровоз был создан в Англии в 1803 г.
В 1897 г. немецкий инженер Р. Дизель создал двигатель внутреннего сгорания, названный впоследствии его именем. Дизельный двигатель, как более совершенный, нашел широкое применение на локомотивах, называемых тепловозами (рис. 6.3). В тепловозах энергия дизеля через силовую передачу передается на колесные пары. Другим тепловым двигателем, применяемым на локомотивах, является газовая турбина. В этом случае локомотив называется газотурбовозом.


Локомотивы с тепловыми двигателями относятся к категории автономных, так как энергия для осуществления тяги вырабатывается на самом локомотиве.

Существует еще один вид тягового подвижного состава — неавтономный. Он получает энергию от внешнего источника. К этому виду подвижного состава относятся электровозы (рис. 6.4) и моторные вагоны. Они получают электроэнергию от контактной сети через специальный токоприемник — пантограф.


Коэффициент полезного действия автономных локомотивов, в зависимости от типа применяемого на них теплового двигателя, колеблется в широких пределах. Самый низкий коэффициент полезного действия (КПД 5—7 %) имеют паровозы. Кроме того они требуют частого пополнения запасов угля и воды.

Тепловозы обладают более высоким КПД (около 30 %) и применяются в качестве основного тягового подвижного состава. Введение тепловозной тяги дало возможность значительно увеличить массу поезда, повысить скорость движения и увеличить расстояние между остановочными пунктами. В то же время, в отличие от паровоза, у которого в момент трогания с места имеется запас готовой энергии пара в котле, дизель тепловоза такого запаса не имеет.

Электрическая тяга при питании тяговых подстанций от ГЭС имеет КПД до 60—65 %, а тяговые характеристики электровозов позволяют работать на подъемах при режимах выше номиналь¬ных, а на спусках возвращать в контактную сеть часть энергии движения поезда, преобразовав ее в электрическую. Этот процесс называется рекуперацией, а происходящее при этом торможение состава называется рекуперативным.

Конструкция электровозов проще, чем тепловозов, следовательно, ниже затраты на их эксплуатацию и ремонт. Электрифицированные железные дороги имеют большую провозную способность, чем неэлектрифицированные. На 1 января 2001 г. протяженность электрифицированных линий российских железных дорог составила 40,3 тыс. км при общей длине 86 тыс. км.

Безусловно, первоначальные затраты на введение электротяги достаточно велики, так как требуется создать обширную инфраструктуру в виде линий электропередач, тяговых подстанций, контактной сети. Но эти затраты быстро окупаются.

Виды тяги на ж/д транспорте

 

содержание   ..  1  2  3   ..

1.2.

Виды тяги на ж/д транспорте — автономные и неавтономные

В различных регионах мира и даже в отдельных странах железнодорожный транспорт отличается своеобразием применяемых решений. Здесь необходимо иметь в виду такие параметры, как ширина колеи и габариты (подвижного состава и приближения строений), предельно допустимые осевые нагрузки (15-33 т/ось), скорость движения поездов, типаж локомотивов и вагонов. Одна из принципиальных особенностей связана с использованием принципа автономности или неавтономности тяги. Обычно любая страна использует оба указанных рода тяги, но сочетание долей их участия в перевозочном процессе существенно различно. Например, в США преобладает автономная тяга с использованием самых мощных в мире тепловозов. В Швейцарии и Норвегии почти все перевозки осуществляются на неавтономной (электрической тяге) — причина состоит в чрезвычайно низкой цене электроэнергии, получаемой на гидроэлектростанциях, построенных на горных реках). Поэтому можно сделать вывод о том, что развитие железнодорожного транспорта, как системы и создание новых видов локомотивов и в целом локомотивной тяги, определялось в каждой стране ее экономическим потенциалом, наличием энергетических и сырьевых ресурсов, производственной базой, уровнем подготовки инженерных кадров, способных возглавить научно-технический прогресс, состоянием транспортного машиностроения и электротехнической промышленности.

В мире и в целом пройден огромный и трудный путь исторического развития в локомотивостроении и тяге поездов от традиционного колеса паровоза до магнитного подвешивания высокоскоростных электропоез-дов(400-500 км/ч). К последним относятся построенная в Москве и введенная в эксплуатацию эстакадная монорельсовая дорога с линейными электродвигателями.

Ниже эта проблема рассматривается применительно к конкретным условиям железных дорог России.

 

Исторически на железных дорогах России, как и в других странах, сложились два вида тяги. При одном из них (автономная тяга) на локомотивах находятся полные запасы топлива, расходуемые на выработку энергии, необходимой для движения поезда. Запасы топлива, воды и смазки по мере их расходования пополняют обслуживающие бригады в специальных заправочных (экипировочных) пунктах на участковых станциях.

Локомотивы другого вида тяги не имеют на борту собственного источника энергии, а получают питание извне, т.е. централизованно: через контактную сеть от тяговых подстанций, специально сооружаемых при электрификации железных дорог. Тяговые подстанции получают электроэнергию от единой энергосистемы ЕЭС, в составе которой в России находятся более 100 крупных электростанций — тепловых (73%), гидравлических (15%) и атомных (12%).

Отсюда и получили свое название эти виды тяги: первая — автономная, вторая — неавтономная. Их классификация приведена на рис.1.2.

Если рассматривать эту проблему в историческом аспекте, то нужно начать анализ с автономных локомотивов, потому что они появились первыми. Сначала они использовали паровые машины (самые простые тепловые двигатели), потом — двигатели внутреннего сгорания (дизели). Предпринимаются также попытки использования газовых турбин (газотур-бовозы).

Локомотивы автономной тяги подразделяют по наиболее характерному признаку — принципу действия их тепловых машин. Такими на паровозах являются паровые машины — в них используется пар, вырабатываемый паровым котлом. На тепловозах используют дизели — двигатели внутреннего сгорания, работа которых основана на самовоспламенении топлива, подаваемого в цилиндры при его сжатии. На газотурбовозах установлены газовые турбины, широко применяемые в авиации.

На неэлектрофицированных участках дорог пригородные и местные пассажирские перевозки осуществляют дизель-поезда. Два крайних их вагона являются моторными, часть пассажирского помещения в них занимают дизельные установки. В каждом поезде имеется от одного до четырех прицепных вагонов для размещения пассажиров. В газотурбовозах источником энергии, вырабатываемой для движения поезда, является установка с газотурбинными двигателями. Газотурбовозы пока менее экономичны, чем дизельный подвижной состав, и поэтому не получили широкого распространения. К тому же ресурс (срок службы) газовой турбины в 10-15 раз меньше, чем у дизеля.

Локомотивы неавтономной тяги — электрической классифицируют также на основе ее наиболее характерного признака — по роду тока и напряжения в контактной сети. На отечественных дорогах применяются две системы: постоянного тока напряжением 3 кВ и однофазного переменного тока напряжением 25 кВ стандартной частоты 50 Гц.

Чем выше напряжение в электрической цепи, тем меньше потери энергии при передаче ее на расстояние. Поэтому стремятся иметь в контактной сети возможно более высокое напряжение, изыскивая экономич-ные способы преобразования его до значения, подходящего для питания тяговых двигателей.

Однако в условиях СССР и России преимущественное распространение получила электрическая тяга. Такая тенденция характерна для большинства стран Евросоюза, Японии, Китая, Кореи.

В России на электрической тяге выполняется свыше 80% грузооборота и эта доля постоянно растет.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  1  2  3   ..

 

 

 

1. Виды тяги и их технико-экономическое сравнение

Введение

Среди всех видов транспорта железнодорожный транспорт занимает особое место. Он незаменим при транспортировке массовых грузов на большие расстояния, при перевозке огромного числа пассажиров, особенно, в пригородных зонах больших городов. Железнодорожный транспорт не ограничен сезонностью и может перевозить любые грузы – твердые, жидкие, сыпучие, скоропортящиеся, штучные.

В настоящее время в условиях рынка для конкуренции с другими видами транспорта необходимо увеличение рентабельности перевозок при жесткой экономии топливоэнергетических ресурсов и высокой производительности.

Ежегодно на тягу поездов расходуется около 18 % дизельного топлива и 4,5 % электроэнергии от общего их производства, причем, их основная доля приходится на грузовое движение.

Масса и скорость поездов определяют производительность локомотивов. Эти показатели тесно связаны с пропускной и провозной способностями железных дорог, участковой скоростью, среднесуточным пробегом и оборотом подвижного состава, а также потребным парком локомотивов и вагонов для освоения объема перевозок.

От степени использования мощности локомотивов и их тягово-экономических показателей (средней массы поезда, скорости, расхода электроэнергии или топлива, КПД) зависят результирующие показатели работы железных дорог, такие, как эксплуатационные расходы, себестоимость перевозок и производительность труда.

К подвижному составу железнодорожного транспорта относятся локомотивы и вагоны.

Сцепленные между собой вагоны образуют состав. При сцеплении состава с локомотивом получается поезд.

В зависимости от типа локомотива различают и виды тяги. При паровой тяге поезда обслуживаются паровозами; при тепловой тяге — тепловозами, в пригородном сообщении — дизельпоездами; при электрической тяге — электровозами, в пригородном сообщении — электропоездами. Паровоз, тепловоз, дизельпоезд — это автономные локомотивы.

Несмотря на привязанность к линиям электропитания, электрическая тяга имеет ряд преимуществ:

1. Мощность тяговых двигателей электровоза неограниченна мощностью источника энергии. Поэтому, при равном и даже меньшем весе, электровоз развивает большую силу тяги и ведет поезд с более высокой скоростью, отсюда:

2. Пропускная способность (количество поездов в единицу времени) возрастает на 30÷50% по сравнению с паровой тягой, а провозная способность (количество тонн перевезенного груза в единицу времени) возрастает в 1,5÷2 раза.

3. К.П.Д. составляет ≈ 23 % (при тепловой тяге ≈ 19 %, при паровой тяге ≈ 3÷4 %).

4. Электроподвижной состав устойчиво работает в зимних условиях.

5. Более высокая культура в производстве.

6. Возможна работа по системе многих единиц (на тепловозах и дизельпоездах она ограничена необходимостью контроля за работой дизель-генераторных установок в противопожарном отношении).

7. Сравнительно низкие расходы на ремонт и эксплуатацию.

8. Возможность применения рекуперации (передача электроэнергии от электровоза в контактную сеть).

9. Простота управления, быстрая смена направления движения.

Однако электрическая тяга имеет ряд недостатков:

1. Большой расход цветного металла.

2. Работа электроподвижного состава зависит от состояния контактной сети, тяговых подстанций, электростанций.

3. Требуются дополнительные капитальные затраты на строительство электростанций, тяговых подстанций и сооружений контактной сети, но они окупаются за 2÷4 года.

2. Общие понятия о подвижном составе

Вагоны и локомотивы между собой соединяются автосцепками, которые обеспечивают автоматическое сцепление при сближении единиц подвижного состава и ручное расцепление при повороте рычага расцепного привода. При осмотре поезда необходимо обращать внимание на положение рычага расцепного привода – он должен занимать вертикальное положение. В противном случае при повороте рычага за счет какого-либо постороннего воздействия произойдет расцепление. Допускается разница по высоте двух сцепленных автосцепок до 100 мм. При большей разнице также может произойти расцепление автосцепок. Изменение высоты расположения автосцепки может произойти из-за изменения загрузки вагона или из-за износа колес колесных пар, при просадке железнодорожного полотна.

Подвижной состав на рельсы опирается через колесные пары. Колесная пара состоит из оси и насаженных на ее двух колес. Каждое колесо с внутренней стороны имеет гребень, обеспечивающий направление колесной пары по рельсовой колее и исключающий сход колесной пары с рельсов. Поверхность катания колеса, через которую колесо опирается на рельс, имеет коническую поверхность в сторону оси пути, которая обеспечивает самоцентрирование колесной пары при прохождении по прямому участку пути и уменьшает проскальзывание колеса, идущего по внутреннему рельсу при прохождении кривых участков пути.

На каждый конец оси колесной пары через подшипники насаживается букса, а на ее через рессорное подвешивание опирается рама тележки. А на две или более тележек опирается кузов единицы подвижного состава.

Рессорное подвешивание смягчает удары, передаваемые на кузов со всем в нем содержащимся, возникающие при движении по рельсовой колее. Рессорное подвешивание может состоять из листовых рессор или цилиндрических пружин, а может быть и комбинированным. В листовой рессоре смягчение ударов происходит за счет трения между листами, а в цилиндрической пружине – за счет упругости – за счет скручивания в каждом сечении стального прутка, из которого изготовлена пружина.

Тележки подвижного состава могут быть двух-, трех-, четырехосными.

Сравнение различных видов тяги — Студопедия

Движение поездов на железнодорожном транспорте осуществляется с помощью тягового подвижного состава. К нему относятся локомотивы и моторвагонный подвижной состав.
До середины 1950-х гг. основным средством тяги на железных дорогах нашей страны оставался паровоз, в котором в качестве силовой установки используются паровые котел и машина. При сжигании в топке паровоза топлива — твердого (уголь) или жидкого (нефть, мазут) — питательная вода в котле превращается в пар, который подается в машину, где происходит преобразование тепловой энергии в механическую. Одним из главных недостатков паровоза является низкий КПД, составляющий 5…7%.
В настоящее время в качестве локомотивов применяют тепловозы, оборудованные двигателями внутреннего сгорания (дизелями), и электровозы. Локомотивы с карбюраторными двигателями внутреннего сгорания небольшой мощности называют мотовозами, а локомотивы с газотурбинными установками — газотурбовозами.
Паровозы, тепловозы и газотурбовозы являются автономными локомотивами, так как механическая энергия, обеспечивающая движение поезда, вырабатывается в результате сжигания топлива на самом локомотиве.
Развитие транспортной техники привело к созданию неавтономных локомотивов и моторных вагонов. В отличие от автономного тягового подвижного состава первичная (электрическая) энергия подводится к ним от внешних источников. На самом локомотиве или в моторном вагоне осуществляется лишь преобразование электрической энергии в механическую энергию движения поезда.
Неавтономный тяговый подвижной состав получает питание от электростанций через тяговые подстанции и контактную сеть. При электрической тяге мощность тягового подвижного состава ограничена только мощностью внешних элементов системы элек­троснабжения, поэтому электрический подвижной состав может иметь большую мощность по сравнению с автономными локомотивами.
КПД тягового подвижного состава, характеризующий степень использования энергоносителя для получения полезной работы, тем выше, чем совершеннее первичная энергетическая установка.
КПД электрического подвижного состава изменяется в пределах 25…32 % в зависимости от вида электростанций (тепловые, атомные, гидравлические), поставляющих электроэнергию.
КПД современных автономных локомотивов и моторных ваго­нов дизель-поездов в зависимости от типа тепловозного двигателя достигает 29…31 %.
Эксплуатационные затраты на техническое обслуживание и те­кущий ремонт электровозов ниже, чем у тепловозов. По провозной способности электрифицированные линии превосходят неэлектрифицированные железные дороги. По сравнению с тепловозами электровозы имеют больший срок службы, их ремонт проще, они экологически чище.
Вместе с тем введение электрической тяги требует значитель­ных капиталовложений в устройство линий электропередачи, тяговых подстанций и контактной сети. Однако затраты на железных дорогах с высокой интенсивностью движения быстро окупаются. Поэтому на железных дорогах России электрическая тяга нашла широкое применение на грузонапряженных линиях со сложным профилем и в пригородном пассажирском движении.


Виды тяги и их технико-экономическое сравнение — Студопедия

В зависимости от типа локомотива различают и виды тяги. При паровой тяге поезда обслуживаются паровозами; при тепловой тяге – тепловозами, в пригородном сообщении – дизельпоездами; при электрической тяге – электровозами, в пригородном сообщении – электропоездами. Паровоз, тепловоз, дизельпоезд – это автономные локомотивы.

Несмотря на привязанность к линиям электроснабжения, электрическая тяга имеет ряд преимуществ:

1. Мощность тяговых двигателей электровоза не ограничена мощностью источника энергии. Поэтому, при равном и даже меньшем весе, электровоз развивает бо́льшую силу тяги и ведет поезд с более высокой скоростью, отсюда:

2. Пропускная способность (количество поездов в единицу времени) возрастает на 30÷50 % по сравнению с паровой тягой, а провозная способность (количество тонн перевезенного груза в единицу времени) возрастает в 1,5÷2 раза.

3. КПД составляет ≈ 23 % (при тепловой тяге ≈ 19 %, при паровой тяге ≈ 3÷4 %).

4. Электроподвижной состав устойчиво работает в зимних условиях.

5. Более высокая культура в производстве.

6. Возможна работа по системе многих единиц. На тепловозах и дизельпоездах она ограничена необходимостью контроля за работой дизель-генераторных установок в противопожарном отношении.

7. Сравнительно низкие расходы на ремонт и эксплуатацию.

8. Возможность применения рекуперации (передача электроэнергии от электровоза в контактную сеть).

9. Простота управления, быстрая смена направления движения.

Однако электрическая тяга имеет ряд недостатков:

1. Большой расход цветного металла.

2. Работа электроподвижного состава зависит от состояния контактной сети, тяговых подстанций, электростанций.

3. Требуются дополнительные капитальные затраты на строительство электростанций, тяговых подстанций и сооружений контактной сети, но они окупаются за 2÷4 года.

Сравнение различных видов тяги

Сравнение различных  видов тяги

Движение поездов на железнодорожном транспорте осуществляется с помощью тягового подвижного состава. К нему относятся локомотивы и  моторвагонный подвижной состав. 
До середины 1950-х гг. основным средством тяги на железных дорогах нашей страны оставался паровоз, в котором в качестве силовой установки используются паровые котел и машина. При сжигании в топке паровоза топлива — твердого (уголь) или жидкого (нефть, мазут) — питательная вода в котле превращается в пар, который подается в машину, где происходит преобразование тепловой энергии в механическую. Одним из главных недостатков паровоза является низкий КПД, составляющий 5…7%. 
В настоящее время в качестве локомотивов применяют тепловозы, оборудованные двигателями внутреннего сгорания (дизелями), и электровозы. Локомотивы с карбюраторными двигателями внутреннего сгорания небольшой мощности называют мотовозами, а локомотивы с газотурбинными установками — газотурбовозами. 
Паровозы, тепловозы и газотурбовозы являются автономными локомотивами, так как механическая энергия, обеспечивающая движение поезда, вырабатывается в результате сжигания топлива на самом локомотиве. 
Развитие транспортной техники привело к созданию неавтономных локомотивов и моторных вагонов. В отличие от автономного тягового подвижного состава первичная (электрическая) энергия подводится к ним от внешних источников. На самом локомотиве или в моторном вагоне осуществляется лишь преобразование электрической энергии в механическую энергию движения поезда. 
Неавтономный тяговый подвижной состав получает питание от электростанций через тяговые подстанции и контактную сеть. При электрической тяге мощность тягового подвижного состава ограничена только мощностью внешних элементов системы электроснабжения, поэтому электрический подвижной состав может иметь большую мощность по сравнению с автономными локомотивами. 
КПД тягового подвижного состава, характеризующий степень использования энергоносителя для получения полезной работы, тем выше, чем совершеннее первичная энергетическая установка. 
КПД электрического подвижного состава изменяется в пределах 25…32 % в зависимости от вида электростанций (тепловые, атомные, гидравлические), поставляющих электроэнергию. 
КПД современных автономных локомотивов и моторных вагонов дизель-поездов в зависимости от типа тепловозного двигателя достигает 29…31 %. 
Эксплуатационные затраты на техническое обслуживание и текущий ремонт электровозов ниже, чем у тепловозов. По провозной способности электрифицированные линии превосходят неэлектрифицированные железные дороги. По сравнению с тепловозами электровозы имеют больший срок службы, их ремонт проще, они экологически чище. 
Вместе с тем введение электрической тяги требует значительных капиталовложений в устройство линий электропередачи, тяговых подстанций и контактной сети. Однако затраты на железных дорогах с высокой интенсивностью движения быстро окупаются. Поэтому на железных дорогах России электрическая тяга нашла широкое применение на грузонапряженных линиях со сложным профилем и в пригородном пассажирском движении.

Классификация тягового подвижного состава

По роду работы локомотивы подразделяют на грузовые, пассажирские и маневровые. Мотор-вагонный подвижной  состав, применяемый в пригородном  движении, в отличие от локомотивов  не только служит для тяги прицепных вагонов, но и используется для перевозки пассажиров. 
Применение на электровозах и тепловозах с электрической передачей тяговых электродвигателей позволяет использовать как индивидуальный, так и групповой привод. При индивидуальном приводе каждая движущая колесная пара соединена со своим двигателем. При групповом приводе движущие колесные пары, размещенные в одной жесткой раме, приводятся в движение одним двигателем с использованием промежуточной зубчатой передачи. 
Вес кузова современного локомотива передается на колесные пары через опоры (а иногда и вторичное рессорное подвешивание), рамы тележек, первичное рессорное подвешивание и буксы. Если число колесных пар не превышает шести, локомотив обычно выполняют с одним кузовом. Такой локомотив называется односекционным. 
При большем числе колесных пар кузов локомотива оказывается чрезмерно длинным, что усложняет его конструкцию и затрудняет прохождение кривых участков пути. Поэтому многоосные локомотивы выполняют не с одним, а с несколькими самостоятельными кузовами-секциями, скрепленными друг с другом специальными шарнирными соединениями или автосцепками. 
Расположение колесных пар в экипажной части локомотивов, род привода, передающего усилие от тяговых электродвигателей к колесным парам, и способ передачи тягового усилия принято выражать осевой характеристикой, в которой цифры соответствуют числу колесных пар. В осевой характеристике знак «-» означает, что тележки не сочленены, т.е. не связаны шарнирно, и тяговое усилие от движущих колесных пар к автосцепке передается через раму кузова, которая в этом случае имеет повышенную прочность. Знак «+» показывает, что тележки сочленены, и сила тяги передается через рамы тележек. 
Если движущие колесные пары имеют индивидуальный привод, то к цифре, с помощью которой обозначено число осей, добавляют индекс «О». Так, электровоз с осевой характеристикой 3о + 3о представляет собой локомотив с двумя сочлененными трехосными тележками и индивидуальным приводом движущих колесных пар. 
Для двухсекционных локомотивов, каждая секция которых может использоваться самостоятельно, перед осевой характеристикой одной секции, заключаемой в скобки, ставят цифру 2. Например, осевая характеристика 2(3о — 3о) относится к двухсекционному локомотиву, каждая секция которого имеет две несочлененные трехосные тележки и может работать самостоятельно. Если же секции локомотива самостоятельно не используются, то осевая характеристика приобретает вид 3о — 3о — 3о — 3о. 
Различным по конструкции локомотивам и мотор-вагонным поездам принято присваивать разные обозначения в виде комбинаций букв и цифр. К основным обозначениям, характеризующим серии локомотивов и моторных вагонов, иногда добавляют буквенные индексы для указания дополнительных особенностей. Так, электровозы имеют буквенное обозначение ВЛ с цифрами (числами), например 10, 11, 23, 80, и индексами в виде малых букв (к, м, р, с, у, т и т.д.). Восьмиосный электровоз переменного (однофазного) тока с реостатным торможением имеет обозначение ВЛ80т, с рекуперативным торможением — ВЛ80р, электровоз постоянного тока с нагрузкой от колесной пары на рельсы, составляющей 23 т, — ВЛ23. 
Для серий тепловозов с электрической передачей принято буквенное обозначение ТЭ, а с гидравлической — ТГ. В буквенное обозначение серий тепловозов, кроме грузовых, включают знак, характеризующий назначение локомотива: П — пассажирский, М — маневровый. Например, тепловоз ТЭП70 представляет собой пассажирский локомотив с электрической передачей. 
Каждая секция мотор-вагонного поезда состоит из моторных и прицепных вагонов. Управляют таким поездом из кабины, расположенной в головном вагоне. 
Современные электровозы и тепловозы могут совершать пробег между экипировками до 1200 км, а между техническими обслуживаниями — 1200… 2000 км. В зависимости от серии электровоза запас песка на нем составляет 1,6…6 м3. 
На тепловозах запас экипировочных материалов, кг, на одну секцию составляет: топлива — до 7500, песка — до 2300, масла — до 1250 и воды — до 1580.

К электрическому подвижному составу  относятся электровозы и электропоезда. В зависимости от рода применяемого тока различают электроподвижной состав постоянного и переменного тока, а также двойного питания. 
Основные данные об электроподвижном составе отечественных железных дорог приведены в таблице.

Электрический подвижной  состав включает в себя механическую часть, пневматическое и электрическое  оборудование.

К механической части  относятся кузов и тележки (экипажная  часть). 
Электрическое оборудование — это тяговые электродвигатели, аппараты управления и устройства защиты, токоприемники, вспомогательные электрические машины, аккумуляторная батарея, а на электровозах и электропоездах переменного тока и двойного питания — также тяговый трансформатор и преобразователи тока (выпрямители).  
Кузов электровоза служит для размещения в нем кабины машиниста, электрических машин и аппаратов. Каркас кузова выполняют из металла, его наружная обшивка обычно состоит из стальных листов, а кабина машиниста имеет также внутреннюю обшивку с тепло- и звукоизоляцией. 
У четырех- и шестиосных электровозов кабины машиниста расположены с обеих сторон кузова, а у двухсекционных — на одном конце каждой секции.

В кабине машиниста монтируют  аппараты управления, контрольно-измерительные  приборы и тормозные краны. В  средней части кузова установлена высоковольтная камера с электрической аппаратурой силовых цепей. Вспомогательные машины — мотор-компрессоры, мотор-вентиляторы, генераторы тока управления — расположены между высоковольтной камерой и кабинами машиниста или переходами из секции в секцию. 
Рама кузова опирается на тележки через специальные опорные устройства. 
Тележка электровоза состоит из рамы, колесных пар с буксами, рессорного подвешивания и тормозного оборудования. К тележкам крепят тяговые электродвигатели. У электровозов с несочлененными тележками тяговые усилия передаются упряжными приборами (автосцепками), расположенными на раме кузова. 
Рама тележки представляет собой конструкцию, состоящую из двух продольных балок — боковин и соединяющих их поперечных балок. Рама воспринимает вертикальную нагрузку от кузова и через рессорное подвешивание передает ее на колесные пары. Рама тележки, передающая также тяговые и тормозные усилия, должна обладать высокой прочностью. 
Колесные пары воспринимают вес электровоза, на них передается крутящий момент тяговых электродвигателей. Кроме того, на колеса воздействуют удары от неровностей пути. Поэтому качеству изготовления колесных пар и содержанию их в исправном состоянии уделяют особое внимание. Колесную пару формируют из отдельных элементов: оси, двух колесных центров с бандажами (или безбандажных для цельнокатаных колес) и зубчатых колес тяговой передачи. Оси колесных пар заканчиваются шейками, на которые опираются буксы с роликовыми подшипниками. 
Рессорное подвешивание является промежуточным звеном между рамой тележки и буксами. Оно служит для смягчения толчков и ударов при прохождении колесами неровностей пути и равномерного распределения нагрузки между колесными парами. Основные элементы рессорного подвешивания таковы: листовые рессоры, пружины, балансиры, амортизаторы различной конструкции и связующие элементы. Чтобы повысить эффективность рессорного подвешивания, в него вводят резиновые элементы, гасящие небольшие толчки и колебания. 
На современных электровозах применяют, как правило, индивидуальный привод. При этом различают два вида подвески тяговых электродвигателей — опорно-осевую и рамную. 
При опорно-осевой подвеске одна сторона остова тягового электродвигателя опирается на ось колесной пары с помощью двух моторно-осевых подшипников, а другая подвешена к поперечной балке рамы тележки с помощью пружинного устройства. Передача тягового усилия осуществляется через зубчатое зацепление. 
При рамной подвеске двигатель расположен над осью колесной пары и прикреплен к раме тележки. 
Такая подвеска позволяет уменьшить динамические силы, действующие на тяговые двигатели, особенно при прохождении колесной пары через неровности пути, а также облегчает доступ к двигателям для осмотра. В то же время при рамной подвеске усложняется передача тягового усилия от вала двигателя к колесной паре, так как необходимы специальные шарнирные или упругие элементы, компенсирующие перемещения колесной пары относительно рамы тележки. 
В качестве тяговых электродвигателей на электровозах постоянного тока применяют в основном двигатели с последовательным возбуждением. Они рассчитаны на номинальное напряжение 1500 В. 
Скорость движения электровоза постоянного тока можно регулировать изменением напряжения, подаваемого на тяговые двигатели, или соотношения тока якоря и тока возбуждения. 
Напряжение варьируют включением последовательно с тяговыми электродвигателями резисторов и перегруппировкой тяговых электродвигателей. При перегруппировке двигателей их соединяют друг с другом последовательно, последовательно-параллелно или параллельно. 
В последние годы выполнены работы по осуществлению импульсного регулирования напряжения с использованием управляемых полупроводниковых вентилей — тиристоров. 
Основными аппаратами управления электровозом являются контроллеры машиниста, устанавливаемые в каждой кабине управления. 
Контроллер непосредственно не связан с силовой цепью электровоза. Все переключения в силовой цепи осуществляются приборами, имеющими пневматические или электромагнитные приводы, связанные низковольтными электрическими цепями с контроллером. 
Такая система позволяет управлять с одного поста несколькими локомотивами и исключает попадание высокого напряжения на аппараты управления. Включение и выключение вспомогательных машин, получающих питание от контактной сети, производится кнопками и тумблерами, установленными на панели в кабине машиниста. 
Устройства защиты от перегрузок и коротких замыканий цепи тяговых электродвигателей представлены быстродействующим выключателем, дифференциальным реле и реле перегрузки. 
Токоприемник соединяет силовую цепь электровоза с контактным проводом. Электровозы имеют по два токоприемника, при движении в нормальных условиях работает один из них. В некоторых случаях, например при разгоне с тяжелым составом или при гололеде, поднимают одновременно оба токоприемника. 
К вспомогательным электрическим машинам электровоза относятся мотор-вентиляторы, мотор-компрессоры, мотор-генераторы и генераторы тока управления. 
Мотор-вентилятор служит для воздушного охлаждения пусковых резисторов и тяговых электродвигателей, что способствует более полному использованию их мощности. 
Мотор-компрессор питает тормозную систему поезда и пневматические устройства электровоза сжатым воздухом. 
Мотор-генератор применяют на электровозах с рекуперативным торможением для питания обмоток возбуждения тяговых электродвигателей при их работе в режиме рекуперации. 
Генератор тока управления предназначен для питания цепей управления, наружного и внутреннего освещения и заряда аккумуляторной батареи, являющейся резервным источником питания тех же цепей. 
Вспомогательные машины электровоза приводятся в действие от контактной сети. 
Трансформаторы выполняют с интенсивным циркуляционным масловоздушным охлаждением. 
В качестве выпрямителей обычно применяют полупроводниковые (кремниевые) вентили — диоды, а в последнее время — также управляемые кремниевые вентили — тиристоры, которые позволяют отказаться от механических коммутирующих аппаратов. 
Скорость электровоза переменного тока регулируют изменением напряжения, подводимого к тяговым электродвигателям, путем подключения их к различным выводам вторичной обмотки трансформатора или выводам автотрансформаторной обмотки. При таком способе регулирования отсутствует необходимость в использовании пусковых реостатов и перегруппировке двигателей. На электровозах переменного тока тяговые электродвигатели все время соединены друг с другом параллельно. Это улучшает тяговые свойства электровоза и упрощает электрические цепи. 
Электровозы переменного тока помимо вспомогательного оборудования, применяемого на электровозах постоянного тока, оснащены мотор-насосами, обеспечивающими циркуляцию масла, которое охлаждает трансформатор, и мотор-вентилятором для охлаждения трансформатора и выпрямителя. 
В качестве вспомогательных машин на электровозах переменного тока чаще всего применяют трехфазные асинхронные электродвигатели. Трехфазный ток получают из однофазного с помощью преобразователей, называемых расщепителями фаз. 
В ряде случаев целесообразно применение электровозов двойного питания, у которых возможно переключение электрического оборудования для работы на участках постоянного и переменного тока. Двойное питание предусмотрено на электровозах ВЛ82 и ВЛ82М.

Для пригородного и междугородного пассажирского сообщения на электрифицированных  линиях используют электропоезда, состоящие из моторных и прицепных вагонов. В зависимости от пассажиропотоков поезда формируют из 4, 6, 8, 10 или 12 вагонов.

Механическая часть  вагона состоит из кузова, тележек, сцепных приборов и тормозного оборудования. Сцепные приборы размещают на раме кузова. На моторных вагонах электропоездов обычно устанавливают по четыре тяговых электродвигателя с рамной подвеской. В отличие от электровозных тяговые электродвигатели моторных вагонов имеют вентилятор, расположенный на валу якоря. 
Электрическое оборудование электропоездов в основном аналогично оборудованию электровозов. Чтобы увеличить площадь для перевозки пассажиров, его размещают под кузовом и частично на крыше вагона. Управляют электропоездом с помощью контроллера из кабины машиниста. Принцип управления тяговыми электродвигателями тот же, что и на электровозе, однако в электропоездах предусматривают устройство автоматического пуска, в котором специальное реле ускорения обеспечивает постепенное выключение пусковых резисторов или переключение выводов вторичной обмотки трансформатора одновременно с поддержанием заданного пускового тока. 
В 1975 г. Рижским вагоностроительным заводом начат выпуск 14-вагонных электропоездов постоянного тока ЭР200, имеющих конструкционную скорость 200 км/ч. Такие электропоезда, предназначенные для пассажирского сообщения на высокоскоростных железных дорогах, в настоящее время курсируют на линии Санкт-Петербург—Москва.

В последние годы в  России проводится разработка нового электроподвижного состава, отвечающего современным требованиям. 
С 1994 г. на ряде железных дорог, электрифицированных на постоянном токе, эксплуатируются пригородные поезда производства Демиховского (ЭД2Т) и Торжокского (ЭТ2) вагоностроительных заводов, а с 1996 г. — электропоезда переменного тока ЭД9Т. 
В 1997 г. на Демиховском вагоностроительном заводе начат выпуск электропоездов ЭД4 и ЭД4М. На Тихвинском заводе «Трансмаш» построен первый электропоезд «Сокол», рассчитанный на скорость до 250 км/ч. В 2003 г. завершено создание электропоезда нового поколения ЭМ4 «Спутник». 
На Новочеркасском электровозостроительном заводе в 2000-х гг. начат выпуск новых электровозов серий ЭП1, ЭП2, ЭП100 и ЭП300. 
Проводятся научно-исследовательские работы по созданию электропоездов нового поколения с применением асинхронных тяговых электродвигателей и импульсным регулированием скоростного движения.

К автономному тяговому подвижному составу относятся тепловозы, дизель-поезда, автомотрисы, мотовозы и газотурбовозы. 
По назначению тепловозы подразделяют на грузовые, пассажирские и маневровые.

Грузовой магистральный  тепловоз

Пассажирский тепловоз

Маневровый тепловоз

Тепловоз включает в  себя следующие основные части: первичный  двигатель, передачу, кузов, экипажную часть, аппаратуру управления и вспомогательное оборудование. 
Первичным двигателем на тепловозе является дизель. Чтобы привести во вращение колесные пары тепловоза от вала дизеля, требуется специальная передача. 
На тепловозах применяют двухтактные бескомпрессорные двигатели внутреннего сгорания. Мощность двигателя пропорциональна количеству сжигаемого в цилиндрах топлива, однако чем значительнее его расход, тем больше нужно подать воздуха. В связи с этим в двигателях современных тепловозов воздух в цилиндры нагнетается под давлением 135… 240 кПа, что существенно увеличивает мощность двигателей. Такой способ заряда цилиндра свежим воздухом называется наддувом. 
Передача обеспечивает трогание тепловоза с места и реализацию полезной мощности дизеля во всем диапазоне значений скорости движения. Передача может быть электрической, механической или гидравлической. 
Наиболее широко применяется электрическая передача постоянного или постоянно-переменного тока. В первом случае коленчатый вал дизеля вращает якорь тягового генератора, преобразуя механическую энергию в электрическую, а генератор вырабатывает постоянный ток, который поступает в тяговые электродвигатели. Вращение их якорей с помощью тяговых редукторов передается движущим колесным парам. При этом электрическая энергия, получаемая от тягового генератора, вновь преобразуется в механическую. 
В передаче переменно-постоянного тока используются синхронный тяговый генератор переменного тока и тяговые электродвигатели постоянного тока. Вырабатываемый синхронным тяговым генератором переменный ток выпрямляется, т. е. преобразуется в постоянный ток с помощью специальной выпрямительной установки на основе силовых полупроводниковых (кремниевых) вентилей. 
На всех отечественных тепловозах постоянного тока осуществляется электрический пуск дизеля от аккумуляторной батареи. 
При пуске дизеля тяговый генератор постоянного тока работает в режиме электродвигателя, потребляет электрическую энергию от батареи и приводит во вращение коленчатый вал. На тепловозах с передачей переменно-постоянного тока для пуска дизеля устанавливают стартерный электродвигатель. 
Механическая передача подобна автомобильной. Она состоит из шестеренчатой коробки скоростей, реверсивного устройства и муфты сцепления. Эта передача проста по устройству и имеет высокий КПД. Однако при переключении скоростей резко уменьшается, а затем возрастает сила тяги, что вызывает сильные рывки состава. Поэтому механическая передача применяется лишь в мотовозах, автомотрисах и дизельных поездах сравнительно небольшой мощности. 
Гидравлическая передача дешевле и проще электрической. Основными элементами гидравлической передачи являются гидротрансформаторы и гидромуфты. Оба эти агрегата представляют собой сочетание центробежного насоса, соединенного с валом двигателя, и гидравлической турбины, работающей за счет энергии струи жидкости, нагнетаемой насосом.

Локомотив | автомобиль | Британника

Локомотив , любая из различных самоходных машин, используемых для буксировки железнодорожных вагонов по путям.

Хотя движущая сила для состава поезда может быть встроена в вагон, в котором также есть пассажирские, багажные или грузовые помещения, она чаще всего обеспечивается отдельным блоком, локомотивом, который включает в себя механизмы для выработки (или, в корпус электровоза для преобразования) мощности и передачи ее на ведущие колеса.Сегодня у локомотива два основных источника энергии: масло (в виде дизельного топлива) и электричество. Пар, самая ранняя форма двигателя, использовался почти повсеместно примерно до Второй мировой войны; с тех пор на смену ей пришла более эффективная дизельная и электрическая тяга.

Паровоз был самодостаточной единицей, имеющей собственное водоснабжение для производства пара и угля, масла или дров для отопления котла. Тепловоз также имеет собственный источник топлива, но мощность дизельного двигателя не может быть напрямую связана с колесами; вместо этого необходимо использовать механическую, электрическую или гидравлическую трансмиссию.Электровоз не самодостаточен; он принимает ток от контактного провода или третьего рельса рядом с ходовыми рельсами. Подача третьего рельса используется только на городских скоростных железных дорогах, работающих на низковольтном постоянном токе.

В 1950-х и 60-х годах газовая турбина была принята на вооружение одной американской железной дорогой и некоторыми европейскими в качестве альтернативы дизельному двигателю. Несмотря на то, что его преимущества были сведены на нет достижениями в технологии дизельной тяги и повышением цен на нефть, он по-прежнему предлагается в качестве альтернативного средства для организации высокоскоростных железнодорожных перевозок в регионах, где нет инфраструктуры для выработки электроэнергии.

Britannica Premium: удовлетворение растущих потребностей искателей знаний. Получите 30% подписки сегодня. Подпишись сейчас

Основные характеристики, которые сделали паровоз Rocket 1829 года успешным — его многотрубный котел и его система отвода пара и создания тяги в его топке — продолжали использоваться в паровозе до конца его карьеры. Вскоре увеличилось количество сцепленных ведущих колес. У Rocket была только одна пара ведущих колес, но вскоре стали обычным явлением четыре сдвоенных колеса, и в конце концов некоторые локомотивы были построены с 14 сдвоенными машинами.

Ведущие колеса паровозов были разных размеров, обычно больше для более быстрых пассажирских двигателей. Средний диаметр был около 1829–2032 мм (72–80 дюймов) для пассажирских двигателей и 1372–1676 мм (54–66 дюймов) для грузовых или смешанных типов.

Запасы топлива (обычно угля, но иногда и нефти) и воды можно было перевозить на самой раме локомотива (в этом случае она называлась цистерной) или в отдельном транспортном средстве, тендере, соединенном с локомотивом.Тендер типичного европейского магистрального локомотива имел вместимость 9 000 кг (10 тонн) угля и 30 000 литров (8 000 галлонов) воды. В Северной Америке были распространены более высокие мощности.

Для удовлетворения особых потребностей тяжелых грузовых перевозок в некоторых странах, особенно в Соединенных Штатах, было получено большее тяговое усилие за счет использования двух отдельных агрегатов двигателя под общим котлом. Передний двигатель был сочлененным или шарнирно соединенным с рамой заднего двигателя, так что очень большой локомотив мог преодолевать повороты.Шарнирно-сочлененный локомотив был изобретен в Швейцарии, первый из которых был построен в 1888 году. Самым большим из когда-либо построенных был Big Boy от Union Pacific, который использовался в горных грузовых перевозках на западе Соединенных Штатов. Big Boy весил более 600 коротких тонн, включая тендер. Он мог развивать тяговое усилие 61 400 кг (135 400 фунтов) и развивать более 6000 лошадиных сил на скорости 112 км (70 миль) в час.

Одной из самых известных шарнирно-сочлененных конструкций была Beyer-Garratt, у которой было две рамы, каждая из которых имела свои ведущие колеса и цилиндры, на которых были установлены резервуары для воды.Два шасси разделяла другая рама, на которой находился котел, кабина и подача топлива. Этот тип локомотива был ценен на слегка проложенных путях; он также может преодолевать крутые повороты. Широко использовался в Африке.

Постепенно совершенствовался поршневой паровоз с различными доработками. Некоторые из них включали более высокое давление в котле (до 2 000–2060 килопаскалей [290-300 фунтов на квадратный дюйм] для некоторых из последних локомотивов, по сравнению с примерно 1300 килопаскалей [200 фунтов на квадратный дюйм] для более ранних конструкций), перегрев, питательная вода предварительный нагрев, роликовые подшипники и использование тарельчатых (перпендикулярных) клапанов, а не скользящих поршневых клапанов.

Тем не менее, тепловой КПД даже самых современных паровозов редко превышал 6 процентов. Неполное сгорание и потери тепла из топки, котла, цилиндров и других объектов рассеивали большую часть энергии сожженного топлива. По этой причине паровоз устарел, но медленно, поскольку имел компенсирующие преимущества, в частности, простоту и способность противостоять злоупотреблениям.

Попытки приводить в движение железнодорожные вагоны с использованием аккумуляторов относятся к 1835 году, но первое успешное применение электрической тяги было в 1879 году, когда на выставке в Берлине появился электровоз.Первые коммерческие применения электрической тяги были на пригородных и городских железных дорогах. Один из первых появился в 1895 году, когда Балтимор и Огайо электрифицировали участок пути в Балтиморе, чтобы избежать проблем с дымом и шумом в туннеле. Одной из первых стран, использовавших электрическую тягу для работы на магистральных линиях, была Италия, где система была открыта еще в 1902 году.

локомотив; Сименс, Вернер фон Первый электровоз, построенный электрической компанией Сименс, 1879 г. Британская энциклопедия, Inc.

К началу Первой мировой войны несколько электрифицированных линий работали как в Европе, так и в США. После той войны были предприняты крупные программы электрификации в таких странах, как Швеция, Швейцария, Норвегия, Германия и Австрия. К концу 20-х годов почти в каждой европейской стране имелся хотя бы небольшой процент электрифицированных путей. Электротяга также была внедрена в Австралии (1919), Новой Зеландии (1923), Индии (1925), Индонезии (1925) и Южной Африке (1926).В период с 1900 по 1938 год в Соединенных Штатах был электрифицирован ряд столичных терминалов и пригородных сообщений, а также электрифицировано несколько магистральных линий. Появление тепловоза препятствовало дальнейшей электрификации магистральных маршрутов в Соединенных Штатах после 1938 года, но после Второй мировой войны такая электрификация была быстро распространена в других местах. Сегодня значительный процент путей стандартной колеи на национальных железных дорогах по всему миру электрифицирован, например, в Японии (100 процентов), Швейцарии (92 процента), Бельгии (91 процент), Нидерландах (76 процентов), Испании ( 76 процентов), Италия (68 процентов), Швеция (65 процентов), Австрия (65 процентов), Норвегия (62 процента), Южная Корея (55 процентов), Франция (52 процента), Германия (48 процентов), Китай (42 процента). процентов) и Соединенное Королевство (32 процента).Напротив, в Соединенных Штатах, где около 225 000 км (140 000 миль) железнодорожных путей стандартной колеи, электрифицированные маршруты почти не существуют за пределами Северо-восточного коридора, где компания Amtrak управляет 720-километровым (450-мильным) экспрессом Acela Express между Бостоном и Вашингтоном. , DC

Вторая половина века также ознаменовалась созданием в городах по всему миру многих новых электрифицированных городских скоростных железнодорожных систем, а также расширением существующих систем.

Преимущества и недостатки

Электрическая тяга обычно считается наиболее экономичным и эффективным средством эксплуатации железной дороги при условии наличия дешевой электроэнергии и плотности движения, оправдывающей высокие капитальные затраты.Электровозы, будучи просто преобразователями энергии, а не генерирующими, имеют ряд преимуществ. Они могут использовать ресурсы центральной электростанции для выработки мощности, значительно превышающей их номинальные параметры, для запуска тяжелого поезда или для преодоления крутого подъема на высокой скорости. Типичный современный электровоз мощностью 6000 лошадиных сил в этих условиях в течение короткого периода времени развивает до 10 000 лошадиных сил. Кроме того, электровозы работают тише, чем другие типы, и не производят дыма и дыма.Электровозам требуется мало времени в цехе для обслуживания, затраты на их обслуживание низкие, а срок службы у них больше, чем у дизелей.

Самыми большими недостатками электрифицированной эксплуатации являются высокие капитальные вложения и затраты на техническое обслуживание стационарного оборудования — проводов тягового тока, конструкций и силовых подстанций — и дорогостоящих изменений, которые обычно требуются в системах сигнализации для защиты их схем от помех от высоких напряжения тягового тока и адаптировать их характеристики к превосходному ускорению и устойчивым скоростям, достигаемым за счет электрической тяги.

.

Сравнительные характеристики материалов

Керамическая плитка
  1. Прочность кровли (относится к качественной продукции).
  2. Благородный вид.
  3. Безопасность всех качеств и характеристик на десятилетия.
  4. Отличная тепло- и звукоизоляция.
  5. Устойчивость к перепадам температур.
  6. Устойчивость к агрессивным средам.
  7. Удобство эксплуатации и простота ремонта кровли.
  8. Экологичность.
  9. Пожарная безопасность.
  1. Большая масса материала, требующего усиления несущей конструкции кровли.
  2. Материал хрупкий, легко трескается.
  3. Сложность и дороговизна монтажа, трудно обрабатывать при распиловке.
  4. Пористая поверхность способствует развитию микроорганизмов.
  5. Сравнительно высокая цена (цена качественной плитки от 15 гр.ед.)
Полимерно-песчаная черепица
  1. Прочность
  2. Презентабельный внешний вид, как у натуральной черепицы.
  3. Сохраняет все свойства и характеристики на десятилетия (проверено в разных климатических зонах).
  4. Отличная тепло- и звукоизоляция.
  5. Устойчивость к температурным колебаниям и воздействию микроорганизмов (отсутствие пористости поверхности).
  6. Устойчивость к агрессивным средам.
  7. Высокая прочность материала (не бьется, случайно падает при сборке и ремонте кровли).
  8. Легко обрабатывается (режется ножовкой или «болгаркой» без использования специальных режущих лезвий).
  9. Не требует усиления конструкции крыши.
  10. Удобство использования и простота ухода за кровлей.
  11. Экологичность.
  12. Низкая цена с учетом подготовки фермы.
  1. Наличие на кровельном рынке некачественной продукции от производителей, не соблюдающих технологию производства и использующих нестойкие красители.
  2. Продукция неизвестна на рынке как кровельный материал, низкая осведомленность о потребительских свойствах товара.
Цементно-песчаная черепица
  1. Долговечность (относится к качественной продукции).
  2. Благородный вид.
  3. Сохранение всех свойств и характеристик на протяжении десятилетий.
  4. Отличная тепло- и звукоизоляция.
  5. Удобство использования и простота ухода за кровлей.
  6. Экологичность.
  7. Пожарная безопасность.
  8. Сравнительно невысокая стоимость.
  1. Большая масса черепицы требует усиления несущей конструкции кровли.
  2. Материал хрупкий, легко трескается.
  3. Пористая структура влияет на морозостойкость (перепады температур), благоприятна для развития микроорганизмов.
  4. Высокая трудоемкость и дороговизна монтажа.
Металлическая черепица
  1. Малый вес, не требует усиления ферменной конструкции.
  2. Устойчивость к температурным колебаниям и «цветению» за счет отсутствия пористости.
  3. Легко поддается обработке.
  4. Простая и быстрая установка
  5. Экологичность.
  6. Пожарная безопасность.
  1. Ненадежная кровля.
  2. Низкая тепло- и звукоизоляция, что приводит к повышенным требованиям к теплоизоляции и затратам на тепло- и звукоизоляцию подстилающих материалов.
  3. Подверженность коррозии, особенно проявляющаяся во влажном климате.
  4. Потребность в осветительных приборах.
  5. Высокая ветровая стойкость и вероятность резонансных колебаний листов.
  6. Соблюдайте осторожность при установке, чтобы не повредить защитное покрытие.
  7. Большое количество отходов, особенно для крыш сложной геометрии.
  8. Неудобен в эксплуатации.
Битумная (мягкая) черепица
  1. Малый вес, не требует усиления ферменной конструкции.
  2. Отличная тепло- и звукоизоляция.
  3. Простота обращения и монтажа кровельного материала.
  4. Возможность перекрытия сложных форм криволинейной кровли.
  1. Необходимо использовать водостойкие деревянные доски, что удваивает стоимость покрытия.
  2. Низкая стойкость к перепадам температур и механическим воздействиям, приводящая к образованию трещин и разрывов.
  3. Неудобен в эксплуатации (требует аккуратности в обращении).
  4. Воздействие агрессивных сред и УФ-лучей, воздействие микроорганизмов.
  5. Пожарная опасность.
  6. Достаточно высокая цена.
Гофрированные листы (типа Ондулин)
  1. Малый вес, не требует усиления ферменной конструкции.
  2. Простота обращения и монтажа кровельного материала.
  3. Простота эксплуатации и обслуживания.
  4. Сравнительно невысокая стоимость.
  1. Кратковременный.
  2. Воздействие агрессивных сред и УФ-лучей, воздействие микроорганизмов.
  3. Склонность к выцветанию.
  4. Большое количество отходов, особенно для крыш сложной геометрии.
  5. Высокая парусность.
  6. Пожарная опасность.
.

4 типа двигателей постоянного тока и их характеристики

Характеристики двигателей постоянного тока

Как вы уже знаете, в двигателе постоянного тока есть два электрических элемента: — обмотка возбуждения и — якорь . Обмотки якоря состоят из токоведущих проводов, которые заканчиваются на коммутаторе.

4 Types of DC Motors and Their Characteristics 4 типа двигателей постоянного тока и их характеристики (на фото: коллектор двигателя постоянного тока мощностью 575 кВт; кредит: Педро Рапосо) Напряжение постоянного тока

подается на обмотки якоря через угольные щетки, расположенные на коммутаторе.В небольших двигателях постоянного тока в качестве статора можно использовать постоянные магниты. Однако в больших двигателях, используемых в промышленности, статор представляет собой электромагнит.

При подаче напряжения на обмотки статора устанавливается электромагнит с северным и южным полюсами. Результирующее магнитное поле является статическим (невращающимся).

Для простоты пояснения на следующем рисунке статор представлен постоянными магнитами.

Конструкция двигателя постоянного тока DC Motor Construction

Поле двигателей постоянного тока может быть:

  1. Постоянный магнит (Статор постоянного магнита),
  2. Электромагниты, соединенные последовательно (обмотанный статор),
  3. Шунт (статор с обмоткой) или
  4. Compound (Обмотка статора).

Давайте рассмотрим основы каждого типа, а также их преимущества и недостатки.


1. Двигатели с постоянными магнитами

Permanent Magnet Motors Двигатель с постоянным магнитом

Двигатель с постоянными магнитами использует магнит для подачи магнитного поля . Двигатели постоянного тока с постоянными магнитами обладают отличным пусковым моментом и хорошей регулировкой скорости. Недостатком двигателей постоянного тока с постоянными магнитами является то, что они ограничены величиной нагрузки, которую они могут приводить в действие. Эти двигатели можно найти в приложениях с низкой мощностью.

Другой недостаток заключается в том, что крутящий момент обычно ограничен — 150% от номинального крутящего момента , чтобы предотвратить размагничивание постоянных магнитов.

Вернуться к оглавлению ↑


2. Двигатели серии

Двигатель постоянного тока серии Series DC motor

В последовательном двигателе постоянного тока поле подключено последовательно с якорем. Поле намотано несколькими витками большого провода, потому что он должен пропускать полный ток якоря.

Характерной чертой серийных двигателей является то, что двигатель развивает большой пусковой момент.Однако скорость в широких пределах варьируется от холостого хода до полной нагрузки. Серийные двигатели нельзя использовать там, где требуется постоянная скорость при переменных нагрузках.

Кроме того, скорость последовательного двигателя без нагрузки увеличивается до точки, при которой двигатель может быть поврежден. Некоторая нагрузка всегда должна быть подключена к последовательно включенному двигателю.

Двигатели с последовательным подключением

обычно не подходят для использования в большинстве приводов с регулируемой скоростью.

Вернуться к оглавлению ↑


3.Шунтирующие двигатели

DC Shunt Motor Параллельный двигатель постоянного тока

В шунтирующем двигателе поле подключено параллельно (шунтирующее) обмоткам якоря. Двигатель с параллельным подключением обеспечивает хорошее регулирование скорости. Обмотка возбуждения может возбуждаться отдельно или подключаться к тому же источнику, что и якорь.

Преимуществом отдельно возбуждаемого шунтирующего поля является способность привода с регулируемой скоростью обеспечивать независимое управление якорем и полем.

Двигатель с параллельным подключением обеспечивает упрощенное управление реверсированием.Это особенно полезно для рекуперативных приводов.

Вернуться к оглавлению ↑


4. Составные двигатели

Compound DC motor Составной двигатель постоянного тока

Составные двигатели имеют поле, соединенное последовательно с якорем, и отдельно возбуждаемое шунтирующее поле. Поле серии обеспечивает на лучший пусковой момент , а поле шунта на обеспечивает лучшее регулирование скорости .

Однако последовательное поле может вызвать проблемы управления в приводах с регулируемой скоростью и обычно не используется в четырехквадрантных приводах.

Вернуться к оглавлению ↑


Двигатель постоянного тока — объяснение (ВИДЕО)

Не можете посмотреть это видео? Щелкните здесь, чтобы посмотреть его на Youtube.

Ссылка: Основы приводов постоянного тока — SIEMENS (Загрузить)

.

сравнительная анатомия | Определение, примеры и факты

Сравнительная анатомия , сравнительное исследование строения тела различных видов животных с целью понимания адаптивных изменений, которым они подверглись в ходе эволюции от общих предков.

Сравнение скелетов людей и горилл Скелет человека (слева) и гориллы (справа). Некоторые отличия позволяют человеку ходить прямо на двух ногах шаговой походкой, а не ходить костяшками пальцев, как горилла.В тазу эти различия включают более короткую седалищную кость, более широкий крестец и более широкую изогнутую подвздошную кость с нижним гребнем подвздошной кости. В ногах бедра (бедренные кости) относительно длинные и расставлены дальше в бедрах, чем в коленях. Британская энциклопедия, Inc.

Британская викторина

Человеческое тело

Какая из этих желез производит слезы?

Современная сравнительная анатомия восходит к работе французского естествоиспытателя Пьера Белона, который в 1555 году показал, что скелеты людей и птиц состоят из одинаковых элементов, расположенных одинаково.С этого скромного начала знания сравнительной анатомии быстро развивались в 18 веке благодаря работам двух французских естествоиспытателей — Жоржа-Луи Леклерка, графа де Бюффона и Луи-Жан-Мари Добентон, которые сравнили анатомию большого числа животных. . В начале 19 века французский зоолог Жорж Кювье поставил эту область исследований на более научную основу, заявив, что структурные и функциональные характеристики животных являются результатом их взаимодействия с окружающей средой. Кювье также отверг представление 18-го века о том, что представители животного мира выстроены в один линейный ряд от простейших до людей.Вместо этого Кювье разделил всех животных на четыре большие группы (позвоночные, моллюски, суставы и лучистые) в соответствии с строением тела. Другой выдающейся фигурой в этой области был британский анатом середины XIX века сэр Ричард Оуэн, чьи обширные познания в структуре позвоночных не помешали ему выступить против теории эволюции путем естественного отбора, разработанной и прославившейся британским натуралистом Чарльзом Дарвином. Дарвин широко использовал сравнительную анатомию в продвижении своей теории, что, в свою очередь, произвело революцию в этой области, объяснив структурные различия между видами как возникающие в результате их эволюционного происхождения в результате естественного отбора от общего предка.

гомологии передних конечностей позвоночных Гомологии передних конечностей у позвоночных, свидетельствующие об эволюции. Кости соответствуют, хотя и адаптированы к определенному образу жизни животного. (Некоторые анатомы интерпретируют пальцы в птичьем крыле как 1, 2 и 3, а не как 2, 3 и 4.) Encyclopædia Britannica, Inc.

Со времен Дарвина изучение сравнительной анатомии в основном сосредоточивалось на теле. структуры, которые являются гомологичными, т. е. у разных видов, которые имеют одинаковое эволюционное происхождение независимо от их современных функций.Такие структуры могут выглядеть совершенно по-разному и выполнять разные задачи, но их все же можно проследить до общей структуры животного, которая была предком обоих. Например, передние конечности людей, птиц, крокодилов, летучих мышей, дельфинов и грызунов эволюцией были модифицированы для выполнения различных функций, но все они эволюционно прослеживаются до плавников рыб-кроссоптерисов, у которых это базовое расположение костей было первым. установлено. Аналогичные структуры, напротив, могут быть похожи друг на друга, потому что они выполняют одну и ту же функцию, но имеют разное эволюционное происхождение и часто разную структуру, ярким примером которых являются крылья насекомых и птиц.

Britannica Premium: удовлетворение растущих потребностей искателей знаний. Получите 30% подписки сегодня. Подпишись сейчас The Editors Encyclopaedia Britannica Эта статья была недавно отредактирована и обновлена ​​редактором Джоном П. Рафферти.

Узнайте больше в этих связанных статьях Britannica:

.

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о