Системы рекуперации и способы возбуждения тэд.

Системы рекуперации применяемые на ЭПС должны удовлетворять следующим основным требованиям:

1. Обладать электрической устойчивостью, т.е. не допускать значительных колебаний тока рекуперации и тормозной силы электровоза при колебаниях напряжения в контактной сети, кратковременных отрывах полозов токоприёмника, юзе КП и т.д.

2. Обеспечивать возможность полной реализации тормозных сил в достаточно широком диапазоне скоростей;

3. Обеспечивать минимальное расхождение токов параллельных ветвей рекуперирующих ТЭД;

4. Системы должны быть просты и надёжны в эксплуатации.

Рисунок № 1 «Принцип авторегулирования тока рекуперации при бросках напряжения в контактной сети.»

На магистралях электровозов постоянного тока отечественного и зарубежного производства наибольшее распространение получили системы рекуперации со стабилизирующими резисторами и системой противовозбуждения возбудителей, в которых ТЭД последовательного возбуждения, в тормозном режиме, работают как генератора с независимым возбуждением от отдельного возбудителя.

Регулирование тормозной силы осуществляется по желанию машиниста:

а) машинист увеличивает тормозное усилие:

перемещает тормозную рукоятки КМЭ в сторону 15 позиции:

контакторные элементы тормозного вала КМЭ поочередно закорачивают секции r₁-r₁₆ регулировочного сопротивления R_рег. уменьшается сопротивление R_рег увеличивается ток обмотки независимого возбуждения ПГ(I_онвпг ) увеличивается магнитный поток обмотки независимого возбуждения ПГ(Ф_онвпг) увеличивается ЭДС вырабатываемая преобразователем генератором(Е_пг) увеличивается ток протекающий по обмоткам возбуждения тяговых двигателей ( ) увеличивается магнитный поток обмоток возбуждения тяговых двигателей( ) увеличивается ЭДС рекуперации(Е_рек) увеличивается ток рекуперации(I_рек)

краткая запись:

R_рег I_онвпг Ф_онвпг Е_пг Е_рек I_рек

При появлении тока рекуперации вступает в работу обмотка противовозбуждения преобразователя генератора (I_опвпг ) и магнитный поток возбуждения преобразователя генератора(Ф_пг) начинает формировать следующим образом Ф_пг = Ф_онвпг - Ф_опвпг

краткая запись:

R_рег I_онвпг Ф_пг Е_пг Е_рек I_рек

б) машинист уменьшает тормозное усилие:

перемещает тормозную рукоятки КМЭ в сторону 02 позиции:

контакторные элементы тормозного вала КМЭ поочередно вводят секции r₁-r₁₆ регулировочного сопротивления R_рег. увеличивается сопротивление R_рег ток обмотки независимого возбуждения ПГ(I_онвпг ) уменьшается магнитный поток обмотки независимого возбуждения ПГ(Ф_онвпг) уменьшается ЭДС вырабатываемая преобразователем генератором(Е_пг) уменьшается ток протекающий по обмоткам возбуждения тяговых двигателей ( ) уменьшается магнитный поток обмоток возбуждения тяговых двигателей( ) уменьшается ЭДС рекуперации(Е_рек) уменьшается ток рекуперации(I_рек)

краткая запись:

R_рег I_онвпг Ф_онвпг Е_пг Е_рек I_рек

При уменьшении тока рекуперации магнитный поток возбуждения преобразователя генератора(Ф_пг) формируется следующим образом Ф_пг = Ф_онвпг - Ф_опвпг

краткая запись:

R_рег I_онвпг Ф_пг Е_пг Е_рек I_рек

Рассмотренная схема обладает электрической устойчивостью:

например, если напряжение в контактной сети броском уменьшилось (рисунок № 1)

при уменьшении Uк.с. ток рекуперации (Iр) пытается увеличиться, но при этом увеличивается ток обмотки противовозбуждения ПГ (I_опвпг) равный по величине току рекуперации (Iр). Увеличивается магнитный поток обмотки противовозбуждения ПГ (Ф_опвпг). Исходя из формулы Ф_пг = Ф_онвпг – Ф_опвпг, где Ф_онвпг неизменен, а Ф_опвпг увеличивается, то Ф_пг - уменьшится

краткая запись рисунку № 1( продолжение)

U_кс Ф_пг Е_пг Е_рек I_рек остаётся неизменным.

Благодаря обмотке ОПВПГ обеспечивается неизменность тока рекуперации и тормозной силы при изменениях напряжения в контактной сети.

Для выравнивания токов рекуперации по параллельным ветвям якорей ТЭД применена схема циклического соединения обмоток возбуждения ТЭД.(рис.№2)

Рисунок № 2 " Схема циклической стабилизации токов рекуперации."

Допустим, что вследствие неравенства диаметров бандажей КП и воздушного зазора между главными полюсами и якорями и т.д. суммарная ЭДС (Е₁) 1-2 ТЭД стала больше суммарной ЭДС (Е₂) 3-4 ТЭД, следовательно ток ветви 1-2 ТЭД (I_р1 ) становится больше, чем ток ветви 3-4 ТЭД (I_р2 ). Сопротивления резисторов стабилизации равны (R_ст1 = R_ст2), согласно закона Ома, падение напряжения (∆U_ст1) на резисторе R_ст1 будет больше, чем падение напряжения (∆U_ст2) на резисторе R_ст2. Потенциал (U_а) точки а, станет меньше потенциала (U_б) точки б. Между этими точками начнет протекать уравнительный ток (I_ур). Уравнительный ток будет протекать таким образом, что в ОВ 3-4 ТЭД совпадает с током возбуждения, а в ОВ 1-2 ТЭД направлен встречно. Таким образом магнитный поток(Ф_3-4) увеличится, а магнитный поток(Ф_1-2) – уменьшится. Изменение магнитный потока приведет к изменению суммарных ЭДС (Е₁ и Е₂), а значит происходит и выравнивание I_р по параллельным ветвям якорей ТЭД.

Краткая запись:

Е₁>Е₂ R_ст1 = R_ст2 ∆U_ст1 ∆U_ст2 U_б >U_а

Между _т. а и _т. б, начинает протекать I_ур

I_ур + I_3-4 = Ф_3-4 ; I_1-2 - I_ур = Ф_3-4

Токи рекуперации по параллельным ветвям выравниваются т.е. I_р1 = I_р2

Одновременно по такой же схеме происходит выравнивание во втором кузове,

ВАЖНО:

Схемы выравнивания по кузовам не зависят друг от друга, значит такая система не обеспечивает автоматического выравнивания токов рекуперации между кузовами.