Нагревательные элементы и узлы

На всех вагонах с комбинированным отоплением независимо от завода постройки применяются унифицированные высоковольтные нагревательные элементы HHS2-05 производства заводов Германии. Мощность элемента 2 кВт, рабочее напряжение 500 В, максимальное — 670 В постоянного или однофазного переменного тока частотой 50 Гц, длина элемента 970 мм, наружный диаметр 48 мм, сопротивление в холодном состоянии (118 ±2,5) Ом, масса 2 кг. Каждый элемент рассчитан на длительную работу при номинальном напряжении в течение не менее 10 000 ч работы или не менее четырех лет после начала эксплуатации.

Места установки нагревательных элементов в котле на всех вагонах с комбинированным отоплением выполнены с учетом полной заменяемости элементов.

Высоковольтный нагревательный элемент (рис. 6.2) представляет собой металлический кожух 8, который отделен от кварцевой трубки 10 слоем графитового порошка 9. Металлический кожух защищает нагревательный элемент от механических повреждений, а графитовый порошок и кварцевая трубка являются изоляционными слоями, причем графит служит также и дополнительной тепловой изоляцией.

На несущий керамический стержень 11, состоящий из нескольких по длине частей, навита нагревательная спираль 12 из проволоки «Канталь DSD» диаметром 0,85 мм. Допустимая температура спирали 1280 °С. Несущий керамический стержень 11 находится в кварцевой трубке 10, нижний конец которой закрыт.

Концы нагревательной спирали присоединены к выводным зажимам 7 и 5 высоковольтного изолятора 3. Верхний, плюсовый конец нагревательной спирали сварен с дугозащитной пружиной 4, а нижний, минусовый конец приварен к обратному проводу 14 из проволоки «Канталь» диаметром 2,5 мм, который проходит через центральное отверстие несущего керамического стержня и ниппель 2.

Для улучшения изоляционных свойств керамического стержня (между нагревательной спиралью и обратным проводом максимальное напряжение составляет 670 В) на обратный провод надеты керамические изоляционные трубки 13.

Нижний конец обратного провода 14, выполненный в виде компенсирующей пружины, гарантирует прочное соединение отдельных частей несущего керамического стержня 11 при изменении длины обратного провода при нагревании.

Рис. 6.2. Высоковольтный нагревательный элемент:

1,5 — выводные зажимы высоковольтного изолятора; 2 — ниппель; 3 — высоковольтный изолятор; 4 — дугозащитная пружина; 6 — болт; 7 — фланец; 8 — металлический кожух; 9 — слой графитового порошка; 10- кварцевая трубка; 11 — керамический стержень; 12 — нагревательная спираль; 13 — керамическая изоляционная трубка;

14 — обратный провод

При возникновении электрической дуги внутри нагревательного элемента пружина 4 вызывает шунтирование нагревательной спирали 12 замыканием пружины 4 и зажима 1.

Высоковольтный нагревательный элемент устроен таким образом, что комплектную нагревательную вставку, состоящую из несущего керамического стержня 11 со спиралью 12 и изолятором 3, можно вынуть, отвернув болты 6 на фланце 7 изолятора, не демонтируя при этом защитный корпус, состоящий из кварцевой трубки 10 и металлического кожуха 8.

Полость кварцевой трубки, т.е. пространство, в котором находится нагревательная спираль, сообщается с атмосферой через отверстия в высоковольтном изоляторе. Благодаря этому при коротком замыкании нагревательного элемента или при перегорании спирали давление внутри не возникает, что исключает возможность взрыва или разрушения нагревательного элемента. Влага (конденсат), проникающая в полость кварцевой трубки, испаряется при включении нагревательного элемента.

От коррозии металлический кожух защищен водо- и термостойким лаком, который наносят на слой грунтовки. Сверху лак три раза покрывают силиконовой краской «Серебряной», и кожух обжигают последовательно при температуре 130 и 200 °С.

При нормальной эксплуатации высоковольтные нагревательные элементы не требуют особого ухода. Во время периодических

осмотров электрооборудования вагона необходимо принять следующие меры предосторожности:

• подвергнуть изоляторы и соединительные провода визуальному контролю на наличие повреждений (при повреждении изолятора и при шунтировании пружиной 4 нагревательной спирали 12 заменить нагревательную вставку);

• очистить изоляторы, соединительные детали, фланцы, и всю зону присоединения высоковольтных нагревательных элементов;

• проверить сопротивление нагревательных спиралей каждой подгруппы (по шесть нагревательных элементов). Сопротивление группы нагревательных элементов при комнатной температуре должно составлять (708^57) Ом. В случае отклонения измеренного сопротивления от допустимого в одной группе необходимо измерить сопротивление каждого отдельного нагревательного элемента Л = (118^) Ом. Неисправную нагревательную вставку необходимо заменить.

Нагревательные элементы разделены на две группы по 12 элементов в каждой. Каждая группа имеет индивидуальное включение и защиту.

В пределах группы элементы разделены на две подгруппы по шесть последовательно соединенных элементов. Между собой подгруппы соединены параллельно. Последовательное соединение электронагревателей в подгруппе выполнено перемычками из неизолированного медного провода диаметром 2,25 мм. Параллельное соединение подгрупп выполняется теплостойким проводом сечением 2,5 мм 2 .

От высоковольтной магистрали напряжение 3000 В постоянного или однофазного переменного тока частотой 50 Гц подается через защитную и коммутирующую аппаратуру, расположенную в высоковольтном ящике, на нагревательные элементы котла отопления, работа которых обеспечивается в автоматическом (в соответствии со специальной программой) и ручном режимах.

Для защиты системы отопления от сверх допустимого повышения температуры воды в котле и понижения ее уровня установлены температурное реле и жидкостный выключатель.

Температурное реле является управляющим устройством, срабатывающим при понижении температуры воды в котле ниже 90 °С и повышении ее выше 95 °С, что осуществляется замыканием и размыканием двух электрических цепей, отрегулированных на определенную температуру.

Жидкостный выключатель представляет собой автоматический выключатель, который размыкает цепь электропитания высоковольтного контактора при понижении уровня воды в системе отопления.

В цепь управления высоковольтными контакторами включен конечный выключатель, установленный в зоне защитного кожуха котла и выполняющий роль блокировочного устройства, которое обеспечивает размыкание цепи питания катушек электромагнитных контакторов, подающих высокое напряжение на нагревательные элементы в случае поднятия кожуха при включенных электронагревателях.

На кронштейне, установленном на защитном кожухе котла, закреплен болт, который можно перемещать вверх и вниз, изменяя давление на шток выключателя. Нажатием головки болта на шток выключателя включаются блок-контакты конечного выключателя. При поднятии защитного кожуха шток выключателя освобождается от нажатия на него головки болта и блок-контакты размыкаются, отключая высокое напряжение от нагревательных элементов.

Включение электроотопления осуществляется переключателями, расположенными на пульте управления.

Дополнительное отопление в купейных вагонах Д/к, К/к постройки Германии, а также в вагонах-ресторанах типа СК/к-Д/32, РИЦК напряжением 125 В постоянного тока состоит из электрического калорифера и отдельных нагревательных элементов в купе и вагонах-ресторанах.

Электрические нагреватели для отопления вагонов , страница 3

Электрические нагреватели. Наибольшее применение в вагонах нашли трубчатые электронагреватели (ТЭН), конструкция одного из которых показана на рисунке 1. В тонкостенной металлической оболочке 1 находится спираль 2 из нихромовой проволоки, запрессованная в кварцевый песок или плавленный оксид магния (периклас) 4 Напряжение к спирали подводится через контактные устройства 7 и стержни 3. Изоляционные втулки 6 закрепляются с применением влагозащитного термостойкого лака 5, снижающего влияние внешней среды на электроизоляционные свойства наполнителя.ТЭН маркируется буквами и цифрами. После сокращенно­го названия ТЭН ставятся цифры, указывающие развернутую дли­ну элемента L в см. Следующий далее буквенный индекс условно обозначает длину L_kконтактных стержней в заделке.

Рисунок 1 — Конструкция трубчатого электронагревателя (ТЭН)

Следующие цифры соответствуют наружному диаметру d, мм, металлической оболочки ТЭН. Цифры после косой разделительной черты указывают номинальную мощ­ность элемента в кВт. Следующая далее буква условно обозначает среду для работы в которой предназначен ТЭН. Расшифровка этих обозначений, соответствующая ГОСТ 13268-74 для ТЭН, работаю­щих в воздушной среде, и последняя цифра в обозначении указывает на величину номинального напряжения в В, на работу при котором рассчитан нагреватель. В конце могут быть помещены индексы, определяю­щие конструктивные особенности ТЭН.

Следуя данным пояснениям, маркировка, например, нагре­вателя типа ТЭН-120Б 13/1,6Р110 может быть расшифрована следующим образом. Трубчатый электронагреватель, развернутая длина которого L_Р =120 см, длина контактного стержня в заделке L_к= 6.5 см, наружный диаметр оболочки d=13 мм, мощность Р=1,6 кВт. Нагреватель рассчитан на работу в воде (буква Р) при допустимой удельной поверхностной мощности w_доп=11 Вт/см 2 и при номинальном питающем напряжении 11О В.

При комбинированном отоплении используются специальные высоковольтные нагревательные элементы, размещаемые непосредственно в водогрейном котле. До последнего времени применялись элементы типа HHS2-Q,5 производства Германии. Отечественной промышленностью разработан новый высоковольтный нагревательный элемент типа ВПЭ-2-0,5/3 (В- высоковольтный, П -патронный Э -электронагреватель) мощностью 2 кВт на номинальное напряжение 500 В и с сопротив­лением изоляции на 3000 В. В отличие от нагревателя HHS2-0,5 он выполнен засыпным. Внутреннее пространство между оболочкой и нагревательной спиралью заполнено периклазом.

При расчете и выборе нагревательных элементов в первую очередь рекомендуется следить за тем, чтобы удельная повер­хностная мощность не превышала допустимых значений.

Она определяется допустимыми температурами нагрева материала спирали, трубки или наполнителя.. Удельная поверх­ностная мощность, Вт/см 2 , может быть найдена как,

(1)

где Р — мощность нагревателя, кВт;

F — активная площадь поверхности нагревателя, см 2 .

Активная площадь поверхности нагревателя круглого сечения определяется с учетом его размеров как

Для высоковольтных электрических нагревателей, используемых в системах комбинированного отопления, рассчитывается удельная нагрузка, т.е. отношение мощности Р к площади поверхности F_с спирали.

РАСЧЕТ МОЩНОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРЕВАТЕЛЕЙ ДЛЯ ОТОПЛЕНИЯ ВАГОНА

Требуемую полезную мощность нагревательных элементов Р_ЭН рассчитывают с учетом теплового баланса, при котором температура в вагоне сохраняется на неизменном уровне. Для этого следует определить вес составляющие тепловых потерь и тепловыделений, имеющихся в вагоне. К основным составляющим теплопотерь в вагоне относят потери Р_ПВ через ограждающие конструкции вагона, потери Р_Ф., возникающие вследствие инфильтрации наружного воздуха через неплотности кузова и при открывании дверей, а также потери Р_в, воз­никающие при подаче вентиляционной системой в вагон наружного воздуха. Кроме того часть мощности отопительной системы, учитываемая составляющей Р_ПВ, расходуется на горячее водоснабжение. Названные потери компенсируются мощностью, выделяемой нагревательными элементами.

Из тепловыделений, имеющихся в вагоне и учитываемых при оценке теплового баланса, следует учитывать тепло Р_п, выделяемое пассажирами в единицу времени, и тепло Р_О, выделяемое при работе вагонного электрооборудования. Остановимся на оценке каждой из этих составляющих.

А. Мощность тепловых потерь через ограждающие конструкции вагона,Вт, находится на основании уравнения

где к — коэффициент теплопередачи вагона, Вт/м 2 -К;

F — площадь поверхности кузова, м 2 ;

t_в— температура воздуха внутри выгона, К;

Исследованиями Всероссийского научно-исследовательского института железнодорожного транспорта (ВНИИЖТ) установлено, что коэффициент теплопередачи абсолютно герметизированного кузова пассажирского вагона зависит от скорости движения, увеличиваясь с 1,093 до 1,15 Вт/м 2 К при возрастании скорости от 15 до 120 км/ч.

Для расчетов при курсовом и дипломном проектировании можно принять к=1,15 Вт/м 2 К. Площадь поверхности кузова пас­сажирского вагона F=270-274 м 2 .

Б. Мощность тепловых потерь, возникающих вследствие инфильтрации наружного воздуха через неплотности кузова и при открывании дверей, Вт

где к_ф1 — коэффициент инфильтрации через неплотности кузова, принимаемый для реализуемых в настоящее время скоростей движения равным 0,35;

к_ф2 — коэффициент инфильтрации при открывании дверей, принимаемый обычно равным 0,1.

В. Мощность тепловых потерь, расходуемых на подогрев наружного воздуха, подаваемого вентиляционной системой в зимний период, Вт,

• АлтГТУ 419
• АлтГУ 113
• АмПГУ 296
• АГТУ 267
• БИТТУ 794
• БГТУ «Военмех» 1191
• БГМУ 172
• БГТУ 603
• БГУ 155
• БГУИР 391
• БелГУТ 4908
• БГЭУ 963
• БНТУ 1070
• БТЭУ ПК 689
• БрГУ 179
• ВНТУ 120
• ВГУЭС 426
• ВлГУ 645
• ВМедА 611
• ВолгГТУ 235
• ВНУ им. Даля 166
• ВЗФЭИ 245
• ВятГСХА 101
• ВятГГУ 139
• ВятГУ 559
• ГГДСК 171
• ГомГМК 501
• ГГМУ 1966
• ГГТУ им. Сухого 4467
• ГГУ им. Скорины 1590
• ГМА им. Макарова 299
• ДГПУ 159
• ДальГАУ 279
• ДВГГУ 134
• ДВГМУ 408
• ДВГТУ 936
• ДВГУПС 305
• ДВФУ 949
• ДонГТУ 498
• ДИТМ МНТУ 109
• ИвГМА 488
• ИГХТУ 131
• ИжГТУ 145
• КемГППК 171
• КемГУ 508
• КГМТУ 270
• КировАТ 147
• КГКСЭП 407
• КГТА им. Дегтярева 174
• КнАГТУ 2910
• КрасГАУ 345
• КрасГМУ 629
• КГПУ им. Астафьева 133
• КГТУ (СФУ) 567
• КГТЭИ (СФУ) 112
• КПК №2 177
• КубГТУ 138
• КубГУ 109
• КузГПА 182
• КузГТУ 789
• МГТУ им. Носова 369
• МГЭУ им. Сахарова 232
• МГЭК 249
• МГПУ 165
• МАИ 144
• МАДИ 151
• МГИУ 1179
• МГОУ 121
• МГСУ 331
• МГУ 273
• МГУКИ 101
• МГУПИ 225
• МГУПС (МИИТ) 637
• МГУТУ 122
• МТУСИ 179
• ХАИ 656
• ТПУ 455
• НИУ МЭИ 640
• НМСУ «Горный» 1701
• ХПИ 1534
• НТУУ «КПИ» 213
• НУК им. Макарова 543
• НВ 1001
• НГАВТ 362
• НГАУ 411
• НГАСУ 817
• НГМУ 665
• НГПУ 214
• НГТУ 4610
• НГУ 1993
• НГУЭУ 499
• НИИ 201
• ОмГТУ 302
• ОмГУПС 230
• СПбПК №4 115
• ПГУПС 2489
• ПГПУ им. Короленко 296
• ПНТУ им. Кондратюка 120
• РАНХиГС 190
• РОАТ МИИТ 608
• РТА 245
• РГГМУ 117
• РГПУ им. Герцена 123
• РГППУ 142
• РГСУ 162
• «МАТИ» — РГТУ 121
• РГУНиГ 260
• РЭУ им. Плеханова 123
• РГАТУ им. Соловьёва 219
• РязГМУ 125
• РГРТУ 666
• СамГТУ 131
• СПбГАСУ 315
• ИНЖЭКОН 328
• СПбГИПСР 136
• СПбГЛТУ им. Кирова 227
• СПбГМТУ 143
• СПбГПМУ 146
• СПбГПУ 1599
• СПбГТИ (ТУ) 293
• СПбГТУРП 236
• СПбГУ 578
• ГУАП 524
• СПбГУНиПТ 291
• СПбГУПТД 438
• СПбГУСЭ 226
• СПбГУТ 194
• СПГУТД 151
• СПбГУЭФ 145
• СПбГЭТУ «ЛЭТИ» 379
• ПИМаш 247
• НИУ ИТМО 531
• СГТУ им. Гагарина 114
• СахГУ 278
• СЗТУ 484
• СибАГС 249
• СибГАУ 462
• СибГИУ 1654
• СибГТУ 946
• СГУПС 1473
• СибГУТИ 2083
• СибУПК 377
• СФУ 2424
• СНАУ 567
• СумГУ 768
• ТРТУ 149
• ТОГУ 551
• ТГЭУ 325
• ТГУ (Томск) 276
• ТГПУ 181
• ТулГУ 553
• УкрГАЖТ 234
• УлГТУ 536
• УИПКПРО 123
• УрГПУ 195
• УГТУ-УПИ 758
• УГНТУ 570
• УГТУ 134
• ХГАЭП 138
• ХГАФК 110
• ХНАГХ 407
• ХНУВД 512
• ХНУ им. Каразина 305
• ХНУРЭ 325
• ХНЭУ 495
• ЦПУ 157
• ЧитГУ 220
• ЮУрГУ 309

Полный список ВУЗов

Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).