Aparaty i urządzenia elektryczne stosowane w pojazdach trakcyjnych zarówno elektrycznych jak i spalinowych można podzielić ze względu na kilka czynników:
- ze względu na napięcie znamionowe:
- aparaty i urządzenia niskiego napięcia (NN);
- aparaty i urządzenia wysokiego napięcia (WN).
- ze względu na rodzaj prądu:
- aparaty i urządzenia prądu stałego (DC);
- aparaty i urządzenia prądu przemiennego (AC).
- ze względu na przeznaczenie:
- aparaty i urządzenia łączeniowe - służące do zamykania i otwierania obwodów elektrycznych i pneumatycznych:
(wyłączniki, odłączniki, styczniki, nawrotniki, nastawniki, zawory elektropneumatyczne);
- aparaty i urządzenia zabezpieczające - służące do zabezpieczania obwodów elektrycznych:
(wyłączniki, bezpieczniki, odgromniki, iskierniki, przekaźniki);
- aparaty i urządzenia regulacyjne - służące do regulowania napięcia i prądu w obwodach elektrycznych:
(regulatory napięcia, rezystory, boczniki);
- aparaty i urządzenia sygnalizacyjne - służące do sygnalizowania zmian w obwodach elektrycznych i pneumatycznych:
(wskaźniki, sygnalizatory, przekaźniki, wyzwalacze, czujniki);
- aparaty i urządzenia pomiarowe - służące do pomiarów wielkości elektrycznych i nieelektrycznych:
(mierniki, liczniki, termometry, prędkościomierze, ciśnieniomierze).
Jak widać niektóre aparaty jak np. przekaźniki mogą spełniać kilka funkcji. Oprócz wymienionych aparatów w pojazdach trakcyjnych znajdują się także inne specjalne urządzenia wysokiego i niskiego napięcia jak np. sprzęgi łączeniowe.
Wszystkie aparaty i urządzenia elektryczne stosowane w taborze kolejowym poddane są ciężkim warunkom pracy, na które muszą być przygotowane i odporne. Do najbardziej uciążliwych warunków zalicza się:
- drgania i wstrząsy wywołane przejazdem taboru po złączu szyn lub rozjazdach;
- zapylenia i zanieczyszczenia pochodzące od zużywających się klocków hamulcowych, zanieczyszczonego powietrza;
- trudne warunki chłodzenia wynikające z rozmieszczenia wielu aparatów na małej powierzchni;
- konieczność częstych łączeń co powoduje szybkie zużywanie się części mechanicznych i styków.
Każdy aparat i urządzenie musi być odpowiednio przygotowane do pracy w takich warunkach aby nie dochodziło do awarii i zbyt szybkiego zużywania się części, dlatego aparaty i urządzenia elektryczne należy dokładnie projektować i testować przed wprowadzeniem do eksploatacji w taborze kolejowym. Szczególne ważne jest bezpieczeństwo urządzeń i człowieka, dlatego zawsze podczas napraw bada się izolację przewodów i uzwojeń.
Podczas podawania głównych parametrów urządzenia podaje się różne napięcia. Znaczenie tych pojęć wypisane jest poniżej.
- napięcie znamionowe to jest takie napięcie, na które urządzenie jest zaprojektowane i dla napięć znamionowych podawane są wszystkie pozostałe parametry jak prąd, moc itp. Jest to napięcie robocze, przy którym urządzenie pracuje w normalnych warunkach.
W pojazdach trakcyjnych prądu stałego stosuje się zazwyczaj następujące napięcia znamionowe:
- 24 [V], 110 [V], 600 [V], 800 [V], 1000 [V], 1500 [V], 3000 [V], 3600 [V].
- napięcie znamionowe izolacji to jest takie napięcie, na które zbudowana jest izolacja urządzeń.
W pojazdach trakcyjnych prądu stałego stosuje się izolację o napięciach znamionowych:
- 60 [V], 250 [V], 800 [V], 1500 [V], 3000 [V].
- napięcie probiercze izolacji to jest taka wartość napięcia, którą powinna wytrzymać izolacja przewodu:
W pojazdach trakcyjnych prądu stałego izolacja powinna wytrzymać następujące wartości napięć w zależności od rodzaju obwodu:
- 5000 [V], 7000 [V], 12000 [V].
Próby wytrzymałości izolacji przeprowadza się przy prądzie przemiennym o częstotliwości 50 [Hz].
Poza wyżej wymienionymi wartościami napięć istnieją jeszcze inne napięcia, które są stosowane na różnych typach lokomotyw elektrycznych i spalinowych oraz w wagonach pasażerskich.
Rodzaje napędów
Aparaty i urządzenia elektryczne mogą być wyposażone w następujące napędy:
- napęd ręczny - uruchamiany przez człowieka. Stosuje się go w odłącznikach, wyłącznikach, różnego rodzaju łącznikach i wszędzie tam gdzie nie ma napędu mechanicznego;
- napęd elektromagnetyczny - składa się z cewki nawiniętej na rdzeń, która przyciąga styki ruchome do styków stałych w momencie zasilenia cewki. Po odłączeniu napięcia sprężyna zwrotna cofa styki ruchome;
- napęd elektropneumatyczny - składa się z zaworu elektropneumatycznego, który zamyka i otwiera przewód ze sprężonym powietrzem, którego siła wykorzystywana jest do napędu urządzeń;
- napęd pneumatyczny - polega na oddziaływaniu sprężonego powietrza na tłok umieszczony w cylindrze. Powietrze pcha tłok, który połączony jest ze stykami ruchomymi. Brak sprężonego powietrza powoduje cofnięcie tłoka do pierwotnego położenia, a wraz z nim styków.
Rozmieszczenie aparatów i urządzeń w pojazdach trakcyjnych
W zależności od przeznaczenia danego urządzenia i jego napięcia znamionowego, urządzenia rozmieszcza się w następujący sposób:
- aparaty i urządzenia wysokiego napięcia w lokomotywach elektrycznych umieszcza się na ramach i konstrukcjach wsporczych w szafach wysokiego napięcia lub na dachu pojazdu (pantografy) lub na czołownicy (sprzęgi ogrzewania elektrycznego). W elektrycznych zespołach trakcyjnych aparaty i urządzenia wysokiego napięcia montuje się pod pudłem wagonu silnikowego w szafie wysokiego napięcia, z wyjątkiem pantografów, które znajdują się na dachu.
- aparaty i urządzenia niskiego napięcia w lokomotywach elektrycznych umieszcza się w szafach niskiego napięcia na specjalnych ramach i konstrukcjach oraz w korytarzu. W elektrycznych zespołach trakcyjnych aparaty i urządzenia niskiego napięcia montuje się w przedziale niskiego napięcia umieszczonym w wagonie silnikowym. Ponadto niezbędne urządzenia zamontowane są w kabinach maszynisty.
Główną zasadą umieszczania urządzeń wysokiego napięcia jest umieszczanie ich w miejscach, do których dostęp jest utrudniony ze względów bezpieczeństwa, dlatego urządzenia te nie powinny znajdować się w miejscach łatwo dostępnych oraz dostęp do nich powinien być utrudniony poprzez stosowanie blokad mechanicznych i elektromechanicznych. Wejście do szafy wysokiego napięcia możliwe powinno być tylko przy opuszczonych odbierakach prądu. Dostęp do przedziału (szafy) niskiego napięcia w wagonie silnikowym elektrycznego zespołu trakcyjnego możliwy jest tylko po otwarciu drzwi za pomocą klucza.
Wszystkie inne urządzenia niskiego napięcia, np. kontrolno - pomiarowe, rozrządu, do których na bieżąco musi mieć dostęp maszynista znajdują się na pulpicie sterowniczym w kabinie maszynisty.
Poniżej znajdują się odnośniki do poszczególnych zagadnień związanych z pojazdami trakcyjnymi:
