Tramwaje

Powrót

Wagon typu 13N:

Budowa wagonu:

Wagon 13N jest pojedynczym wagonem z trzema wejściami. Ma szkielet stalowy, którego główna główną częścią jest belka grzbietowa, biegnąca przez środek wagonu na jego długości. Belka nie jest jednolita, gdyż na wysokości drugich drzwi znajduje się skrzynia z rozrusznikeim bębnowym, co wymusiło podzielenie belki grzbietowej na dwie częsci.



Dach wagonu stanowi samodzielny zespół konstrukcyjny z tyłu i przodu przymocowany do konstrukcji pionowej pudła wagonu za pomocą spawów, natomiast na długości skręcony śrubami w ten sposób, że pomiędzy konstrukcją pionowa pudła, a dachem powstała szczelina wentylacji grawitacyjnej. Konstrukcja dachu (krokwie) wykonana jest z kątowników o wymiarach 20 x 30 x 2 mm i 20 x 40 x 3 mm i pokryta jest stalowa balachą o grubości 1,5 mm. Wzdłuż dolnej krawędzi dachu biegnie rynienka, służąca do odprowadzania wody opadowej z dachu - woda nie spływa na okna (ścianę boczną) wagonu lecz jest odprowadzana pod wagon (na torowisko) za pośrednictwem czterech rurek rurek biegnących w profilach ścian bocznych. Rynienka połączona jest z maskownicą szczeliny wentylacyjnej.
Fragment dachu nad którym znajduje się odbierak prądu jest wyłożony gumą dla poprawienia izolacji, a w części czolowej dachu zainstalowana jest skrzynka dla przedniej tablicy kierunkowej.

    Przednia ściana wagonu


Tramwaje omawianej serii są przystosowane do jazdy po torach o szerokości normalnej 1435 mm, a do ich zasilania wykorzystywane jest napięcie 600V prądu stałego pobierane z napowietrznej sieci zasilającej poprzez odbierak prądu. Aparatura w trzynastkach jest rozmieszczona pod podłogą oraz w skrzyni aparatowej za stanowiskiem motorniczego.
Do zasilania akumulatorów, a z nich urządzeń sterowniczych, tablic kierunkowych, hamulców szczękowych i szynowych, maszyn drzwiowych. itd. wykorzystywane jest napięcie 40V przetwarzane w przetwornicy z napięcia sieciowego (600V/40V).
Lampki sygnalizacyjne (kontrolki), oświetlenie zewnętrzne, oświetlenie drzwiowe, kasowniki, sterowniki kasowników, sterowniki informacji trasowej, dzwonki, itd. zasilane są napięciem 24V z przekształtnika tranzystorowego (40V/24V).


Schemat rozmieszczenia urządzeń elektrycznych w podwoziu

    Skrzynia rozrusznika i skrzynia aparatowa

    Skrzynia rozrusznika (opis na powiększeniu)

    Skrzynia aparatowa (opis na powiększeniu)


Oryginalne schematy wagonu 13N znajdziesz tutaj.


Obwód główny wagonu 13N zabezpieczony jest przed zbyt dużym prądem poprzez stycznik liniowy (LS). W momencie gdy prąd trakcyjny przekroczy nastawioną wartość prądu (600-700A) stycznik rozłączy układ i rozruch trzeba będzie zacząc od początku.

       
Stycznik liniowy (opis na powiększeniu)


Przy wciśnięciu nastawnika jazdy stycznik załącza obwód główny i umożliwia rozruch tramwaju. Gdy pedał zostanie puszczony stycznik rozłącza obwód i następuje jazda na wybiegu lub hamowanie w zależności od dyspozycji motorniczego.







Wózki jezdne:
Pudło wagonu spoczywa na dwóch dwuosiowych wózkach jezdnych (napędowych). Rama każdego wózka składa się z dwóch podłużnic, na których końcach, w specjalnych obejmach z łożyskami zamontowane są osie zestawów kołowych. Podłużnice połączone są dwiema poprzecznicami, do których przymocowane są przekładnie, silniki trakcyjne, luzowniki hamulców, itp.

Wózki połączone są z pudłem tramwaju za pośrednictwem czopa skrętu osadzonego w belce bujakowej. Czop skrętu umożliwia obracanie się wózka w płaszczyźnie poziomej zgodnie z kierunkiem toru, po którym jadą zestawy kołowe wózka. Belka bujakowa natomiast połączona jest z ramą wózka poprzez sprężyny stalowo-gumowe, które służą odsprężynowaniu wózka od pudła wagonu (amortyzacja jazdy).


Schemat wózka jezdnego


    Wózek jezdny (opis na powiększeniu)

    Sprężyny stalowo-gumowe






Zespoły napędowe:
Wagon 13N posiada cztery silniki trakcyjne typu Lta 220 o mocy 41,5kW każdy, co daje łączną moc 166 kW (224 KM). Silniki umieszczone są po dwa w wózku jezdnym i każdy z nich napędza jedną z osi.

    Silnik trakcyjny Lta 220


Wał silnika trakcyjnego połączony jest z przekładnią dwustopniową za pośrednictwem wału Kardana zwanego przegubem krzyżakowym.
Wał Kardana zbudowany jest z dwóch połączeń krzyżakowych oraz elementu pozwalającego mu się wydłużać lub kurczyć na skutek drgań, wibracji silnika, który przymocowany jest do ramy wózka (poprzecznic). Takie rozwiązanie jest korzystne, gdyż wibracje silnika nie są przenoszone na przekładnie, a z nich na tor.

    Wał Kardanowy (opis na powiększeniu)


Przekładnia dwustopniowa składa się z czterech kół odpowiednio zazębiających się ze sobą. Koło zębate połączone z wałem Kardana zwane jest wałkiem atakującym.

    Przekładnia dwustopniowa - obudowa



Przekładnia dwustopniowa - przełożenia
Zdjęcie pochodzi ze strony: http://www.tram-silesia.pl/zutikt2/rem.htm


Przekładnie dwustopniowe zastosowane w tramwajach serii 13N są źródłem dużego hałasu podczas przyspieszania i hamowania, dlatego w później produkowanych wagonach serii 105N zastosowano przekładnie jedostopniowe, które nie są już tak hałaśliwe.
Przełożenie przekładni wynosi:7,375



Moment obrotowy przenoszony jest z silnika trakcyjnego przez wał Kardana na przekładnie, a następnie na koła jezdne.


Schemat rozmieszczenia elementów napędu i hamowania w wózku






Silniki trakcyjne:
W wagonach 13N zastosowano do napędu szeregowe silniki prądu stałego typu Lta 220 o mocy 41,5kW. Silniki szeregowe to takie, w których uzwojenie wirnika i elektromagnesu (stojana) połączone jest jedno za drugim przez co przepływa przez nie taki sam prąd.

Dane techniczne silników Lta 220:
- Napięcie znamionowe: 300V
- Prąd znamionowy: 150A


W silniku szeregowym występuje następująca zależność - im większy prąd tym mniejsza prękość obrotowa silnika i na odwrót. To pozytywna cecha silnika szeregowego, która powoduje, że pracujący silnik dostosowuje prędkość obrotową do aktualnego obciążenia.


Schemat zależności natężenia prądu
do prędkości obrotowej w silniku szeregowym

Wadą silnika szeregowego natomiast jest fakt, że ten rodzaj silnika powinien być zawsze obciążony momentem obrotowym. Brak obciążenia powoduje gwałtowny wzrost obrotów silnika i zgodnie z zależnością opisaną wcześniej obroty dążą do nieskończoności co spowouje powstanie na uzwojeniach łuku elektrycznego, który w efekcie może doprowadzić do uszkodzenia silnika trakcyjnego.
Sytuacja taka może się zdarzyć gdy pojazd trakcyjny wpadnie w poślizg - wtedy właśnie prędkość obrotowa gwałtownie się podnosi. Poslizg musi być jak najszybciej eliminowany.

Silniki trakcyjne trzynastek połączone są szeregowo w grupy. Jedna grupa to dwa silniki pierwszego wózka, a druga to dwa silniki drugiego wózka. Grupy te natomiast łączy się szeregowo lub równolegle w zależności o fazy rozruchu (rozruch szeregowy lub równoległy).


Schemat połączeń silników trakcyjnych


Na początku wagony serii 13N miały grupy silników na stałe połączone w dwie gałęzie równoległe. W ramach ulepszeń aparatury elektrycznej zastosowano przełączalny układ połączeń grup silników trakcyjnych przez co omawiane wagony stały się o 30% bardziej ekonomiczne.

Na jednym końcu silnika znajduje się komutator przekazujący prąd do uzwojenia, a na drugim końcu komora do której tłoczone jest za pośrednictwem mieszków powietrze z wentylatorów przetwornicy - powietrze to chłodzi wnętrze silników trakcyjnych, gdyż nie posiadają one przewietrzania własnego.
Po stronie komutatora, przed miejscem, gdzie wał silnika łączy się z przgubem kardanowym zamontowane są hamulce szczękowe (bębnowe).
O rodzajach hamulców i ich działaniu w dalszej części opisu  zobacz.






Rozrusznik:
Samoczynny rozrch wagonu jest realizowany poprzez komutatorowy rozrusznik bębnowy typu GBT -373, posiadający 75 stopni rozruchu i 93 stopnie hamowania.
Rozrusznik znajduje się pod podłogą w skrzyni pomiędzy przetwornica, a drugim wejściem drzwiowym.

 
Ogólny schemat budowy rozrusznika GBT-373 (widok od dołu)


    Rozrusznik GBT-373 (opis na powiększeniu)


Rozrusznik ułożony jest na płasko krzyżakiem do dołu. Składa się z 99 styków umieszczonych na wewnętrznej częsci bębna rozrusznika.

    Styki rozrusznika


Dookoła bęba rozrusznika po jego zewnętrznej stronie umieszczone są oporniki rozruchowe, które są włączone szergowo do obwodu i służą do obniżania napięcia dochodzącego do wirnika silnika trakcyjnego, a co się z tym wiąże do zmniejszania prędkości obrotowej silnika w stosunku do prędkości znamionowych. Ma to na celu zabezpieczenie silnika przed dostawaniem zbyt wysokiego prądu potrzebnego do rozruchu. Gdyby podawany prąd był za duży doszłoby do uszkodzenia silników trakcyjnych.

    Oporniki rozruchu/hamowania


Stykane odpowiednio kolejne styki przez rolki krzyżaka poruszającego się wewnątrz bębna rozrusznika (zgodnie z ruchem wskazówek zegara) powoduje odłącznie kolejnych oporników, czyli zwiększanie prędkości obrotowej silników i przyspieszanie tramwaju. W przypadku hamowania silniki trakcyjne pracują jako prądnice obcowzbudne, a rozrusznik zostaje przez styczniki jazdy odwrotnie wpięty do obwodu głównego w wyniku czego rolki krzyżaka obracającego się w przeciwną stronę niż przy rozruchu również powodują zmniejszanie rezystancji w obwodzie głównym. Zmniejszanie rezystancji przy hamowaniu umożliwia utrzymanie prądu hamowania gdy silniki indukują mniejsze napięcie w wyniku mniejszej prędkości obrotowej.

    Rolka krzyżaka dociskajaca styki


Krzyżak napędzany jest silniczkiem pomocniczym (pilotującym) i obracając się styka po 3 styki na raz umieszczone na obwodzie rozrusznika przez co włącza kolejne pozycje rozruchu/hamowania.
Silniczek pilotujący znajduje się w szafie aparatowej pod podłogą przed skrzynią rozrusznika. Obroty silniczka przenoszone są za pośrednictwem przekładni ślimakowej na krzyżak rozrusznika co powoduje jego obracanie. Silniczkiem pilotującym steruje Przekaźnik Samoczynnego Rozruchu, który wzbudzany jest przez pedał nastawnika jazdy wciskany nogą motorniczego.


W rozruszniku znajdują się również elementy rezystancji wybiegowej, oraz zestyki pomocnicze, działające na zasadzie krzywek umieszczonych na bębnie, po których ślizgają sie łączniki, odpowiednio załączając lub rozłączając daną funkcję pod wpływem obracającego się bębna.
Zestyki służą do załączania pośrednich funkcji związanych z rozruchem / hamowaniem takich jak np. sterowanie przekaźniami i stycznikami rozruchu / hamowania, obcego wzbudzania, itd.

    Krzywki na bębnie i łączniki (opis na powiększeniu)


Opis rozruchu, jazdy na wybiegu i hamowania znajduje się w dalszej części tekstu.






Przetwornica i akumulatory:
Przetwornica jest to urządzenie służące do zmiany napięcia sieciowego na napięcie niższe służące do zasilania urządzeń sterujących. Umieszczona jest pod podłogą na lewym boku tramwaju na przeciwko drugich drzwi za skrzynią rozrusznika.

    Przetwornica wirująca (opis na powiększeniu)


W wagonach serii 13N fabrycznie zamontowana jest przetwornica wirująca. Składa się ona z silnika elektrycznego na prąd stały 600V oraz prądnicy wytwarzającej prąd stały 40V. Prądnica i silnik umieszczone są na jednym wale. Obracający się silnik powoduje obrót wirnika prądnicy w wyniku czego wytwarza ona prąd, który następnie przekazywany jest do baterii akumulatorów umieszonych w podwoziu przy prawej burcie tylniego pomostu. Tablica bezpiecznikowa baterii akumulatorów znajduje się w podwoziu wagonu za skrzynią z bateriamii akumulatorów.
Wykorzystywane baterie akumulatorów składają się w sumie z 25 ogniw, które łącznie dają napięcie 32V DC. Baterie ładowane są z przetwornicy napięciem 40V DC.

    Baterie akumulatorów

    Skrzynia z bateriami akumulatorów


Z akumulatorów energia elektryczna jest dostarczana do urządzeń sterowniczych wagonu - między innymi do przekształtnika tranzystorowego, który służy do transformacji napięcia z akumulatorów 40V na 24V wykorzystywane nastęnie do zasilania m.in. oświetlenia zewnętrznego, kierunkowskazów, lampek sygnalizacyjnych, oświetlenia drzwiowego, urządzeń radiołączności, kasowników, itp.

Na wale przetwornicy (silnik + prądnica) znajdują się również wentylatory ssąco-tłoczące - jeden po stronie przetwornicy, a drugi po stronie silnika.

    Wentylator na wale przetwornicy


Wentylatory te służą do chłodzenia przetwornicy, oporników rozruchowych, oporników przetwornicy, jak również do chłodzenia silników trakcyjnych, do których schłodzone powietrze doprowadzane jest za pomocą specjalnych kanałów powietrznych i mieszków.
Silnik w przetwornicy to silnik szeregowo-bocznikowy.


    Kanały wydmuchowe powietrza z wentylatora

    Mieszek doprowadzający powietrze do silnika

    Otwór w komorze silnika


Zastosowanie mieszków jest konieczne z powodu obrotowego zamocowania wózka napędnego do pudła wagonu. Mieszki poprzez mozliwość zmiany ukształtowania (kurczenia / rozkurczania) zapewniają prawidłowe doprowadzanie powietrza niezależnie od ruchów wózka jezdnego.


Powietrze do wentylatorów przetwornicy dostaje się natomiast z zewnątrz przez żaluzje nawiewowe w lewym boku tramwaju.

    Żaluzja nawiewowa z boku wagonu


Wadą tego sposobu pobierania powietrza (przez żaluzje) jest możliwość zasysania przez wentylatory kropli deszczu, czy śniegu co doprowadza do uszkodzenia aparatury elektrycznej.

Huk jaki występuje w tramwaju to nie jak niektórzy uważają silniki trakcyjne, bo przecież one nie pracują podczas postoju, tylko właśnie pracująca przetwornica.

W kilku zmodernizowanych trzynastkach zamieniono powyżej opisaną przetwornicę na przetwornicę statyczną (bezsilnikową). Zastosowane ciche silniki wentylatorów eliminują hałas podczas jazdy.







Odbierak prądu (pantograf):
Jest zainstalowany w przedniej części dachu wagonu nad pierwszym oknem pasażerskim (licząc od strony drzwi). Wagony serii 105N fabrycznie wyposażone zostały w pantografy OTK-1 (polskie odpowiedniki Stemmann'a)

    Odbierak prądu OTK-1 (opis na powiększeniu)


Pantograf składa się z podstawy, ramion i ślizgacza oraz elementów służących do jego podnoszenia i opuszczania.
- ślizgacz - zwany też kołyską składa się z dwóch równoległych płóz, które od góry wyłożone są grafitowymi listwami zwanymi ślizgami. Ślizgi realizują bezpośredni kontakt z przewodem jezdnym sieci trakcyjnej. Wykonanie ich z grafitu jest podyktowane faktem, że grafit to twardy i dobry przewodnik nie powodujący iskrzenia przy tarciu ślizgu o przewód. Ślizgacz przymocowany jest do ramion pantografu za pośrednictwem wahaczy co umożliwia mu delikatne ruchy związane z oporem mechanicznym występującym podczas ślizgania się po przewodach jezdnych.
- ramiona - to elementy stanowiące konstrukcję wsporczą dla ślizgacza utrzymując jego odpowiednie położenie i odpowiedni docisk do przewodu jezdnego sieci trakcyjnej. Dzięki ramionom oraz spreżynie naciągającej ślizgacz ma możliwość ruchu pionowego w związku ze zmianami wysokości zawieszenia przewodów jezdnych zachowując przy tym ciągły odpowiedni docisk.
- podstawa - to element konstrukcji pantografu umożliwiający jego przymocowanie do dachu wagonu. Do podstawy zamocowane są wały ramion dolnych odbieraka prądu.

    Ślizgacz pantografu (opis na powiększeniu)

    Wahacze ślizgacza (opis na powiększeniu)


Ramiona naciągane są przez przymocowane jednym końcem do nich, a drugim do podstawy pantografu sprężyny, które powodują podnoszenie się ramion pantografu i dociskanie kołyski ze ślizgami do przewodu jezdnego.
Mechanizm wyrównawczy służy do utrzymywania obydwu połówek pantografu w jednakowej pozycji.

    Mechanizm wyrównawczy

    Sprężyna naciągająca


Podczas styku z przewodem jezdnym odbierak prądu jest w całości pod napięciem i dlatego jego podstawa jest przymocowana do dachu wagonu na czterech izloatorach wsporczych.
Aby opór przewodzenia energii elektrycznej przez odbierak prądu był jak najmniejszy, oraz, aby nie występowały zakłócenia w przewodzeniu prądu w miejscach zawiasowo-ruchomych stosuje się specjalne łączniki bocznikujące w postaci linkowych połączeń elektrycznych przewodzących prąd z ominięciem ruchomych miejsc.


W środku podstawy pantogrgrafu zainstalowany jest odgromnik połączony z podstawą za pośrednictwem przewodu elektrycznego. Odgromnik jest urządzeniem zabezpieczającym na wypadek pojawienia się na odbieraku napięcia o znacznej wartości.

    Odgromnik pantografu


Dwa składy trzynastek (706+707 i 540+492) mają zamontowane pantografy połówkowe OTK-2

    Odbierak prądu połówkowy OTK-2

    Sprężyny naciągające w podstawie pantografu OTK-2

Do początku strony


Powrót