Тема 1.5 Электрическое торможение и схемы реостатного торможения

Электрическое торможение. Виды электрического торможения. Требования, предъявляемые к электрическому торможению. Схемы реостатного торможения при последовательном и смешанном возбуждении тяговых двигателей.

Литература: [1] с.136-143.

Методические указания

Электрическое торможение основано на принципе обратимости тяговых двигателей. При электрическом торможении ТЭД работает в режиме генератора; электрическая энергия вырабатываемая генераторами при торможении получается за счёт кинетической энергии запасённой в ПС при его разгоне или за счёт потенциальной энергии при подтормаживании на спусках.

Различают 2 вида электрического торможения:

1) реостатное, при котором электроэнергия, вырабатываемая ТЭД гасится в тормозных реостатах.

2) рекуперативное, при котором энергия передаётся в контактную сеть.

Электрическое торможение используется на всех видах современного подвижного состава, так как обладает следующими достоинствами:

1) повышение надёжности и безопасности процесса торможения, т.к. механическое торможение всегда сохраняется как дополнительное и экстренное.

2) снижение эксплуатационных расходов на смену тормозных колодок и ремонта тормозной системы.

3) снижение вероятности юза колёс.

4) повышение экологичности подвижного состава, т.к. снижается количество пыли возникающей при износе тормозных колодок.

Система электрического торможения должна удовлетворять следующим основным требованиям:

1) обладать электрической устойчивостью при всех эксплуатационных режимах, т.е. при любых переходных процессах вызванных кратковременными отклонениями, система должна достигать состояния равновесия (установившегося режима) с достаточно быстрым затуханием переходного процесса.

2) допускать наименьшие отклонения токов параллельно включенных в цепи двигателей при различных диаметрах ведущих колёс и характеристиках ТЭД.

3) обеспечивать плавное и быстрое появление тормозной силы при установке контроллера управления в тормозное положение.

4) обеспечивать требуемые тормозные характеристики.

5) обеспечивать удобное и простое в эксплуатации управление тормозным процессом при минимуме дополнительного электрооборудования.

6) обладать высокой надёжностью и стойкостью по коммутации, тепловым и изоляционным свойствам тяговых двигателей и вспомогательных электрических машин.

7) быть достаточно простой и не удорожать стоимость электрического подвижного состава.

Вопросы для самоконтроля:

1 Дайте определение понятию «Электрическое торможение».

2 Назовите достоинства электрического торможения.

3 Назовите виды электрического торможения.

4 Назовите требования, предъявляемые к электрическому торможению.

5 Дайте определение понятию «Реостатное торможение».

6 Назовите достоинства и недостатки реостатного торможения.

Тема 1.6 Релейно-контакторные системы управления

Основные операции управления тяговыми электродвигателями. Назначение основных узлов электрической принципиальной схемы управления подвижным составом с косвенной системой управления.

Практическая работа №1 (2 часа)

Изучение работы электрической схемы троллейбуса модели АКСМ-101.

Литература: [1] с. 4-9, с.67-73, [2] с.3-10.

Методические указания

Изменение режима работы тягового электропривода на подвижном составе обеспечивается системой управления, которая осуществляет:

1) Подключение тягового двигателя к контактной сети при пуске.

2) Плавное или ступенчатое регулирование напряжения подводимого к тяговому двигателю.

3) Плавное или ступенчатое возбуждение тягового двигателя.

4) Переключение двигателя на режим электрического торможения.

5) Переключение с одного вида торможения на другой (например, с рекуперативного на реостатное, с реостатного на механическое).

6) Выключение тягового двигателя – переход на выбег с режима тяги или торможения.

7) Реверсирование направления вращения двигателей для изменения направления подвижного состава.

8) Отключение двигателей или их части при аварийных режимах.

Ступенчатое регулирование напряжения на тяговом двигателе осуществляется как изменением ступеней реостатов в цепи двигателей, так и перегруппировкой их с последовательного на параллельное соединение. Последнее может выполняться на подвижных составах с несколькими двигателями. На подвижных составах троллейбусов и трамваев перегруппировка двигателей осуществляется редко, т.к. эта операция существенно усложняет систему управления и не является обязательной для выполнения основных режимов работы подвижного состава.

Система управления двигателей в зависимости от способа регулирования напряжения разделяется на

- реостатные

- безреостатные

в зависимости от вида регулирования устройств на

- ступенчатые

- плавные

в зависимости от способа управления электрическими аппаратами на

- систему непосредственного управления

- систему косвенного или дистанционного управления

по принципу управления на

- автоматические

- неавтоматические

Реостатные системы управления в режиме пуска обеспечивают регулирование напряжения двигателя, изменением сопротивления пускового реостата, включенного последовательно с двигателем.

Безреостатные системы управления (тиристорно-импульсные) обеспечивают регулирование напряжения двигателя подачей на него импульсов напряжения постоянной амплитуды, ширина и частота которой может изменяться по требуемому закону.

В ступенчатых системах управления изменение среднего напряжения на двигателях происходит ступенями, причем так, чтобы ток на тяговом двигателе менялся в заданных пределах, от некоторого наименьшего значения до большего.

В плавных или бесступенчатых системах изменение среднего напряжения на двигателях происходит плавно. В таких системах ток и сила тяги в пределах регулируемого напряжения поддерживается практически постоянными.

Система в процессе которой все операции тягового двигателя выполняются одним аппаратом – контроллером, приводимое в действие непосредственно водителем называется системой непосредственного управления, а контроллер – силовым контроллером. Контроллер непосредственного управления обычно имеет 2 вала и управляется двумя рукоятками: главной и реверсивной. С помощью главной рукоятки выполняются все основные операции управления: включение/выключение тягового двигателя; постепенное выведение пуска тормозных реостатов; перегруппировка ТЭД; ослабление возбуждения двигателя; переключение электрической схемы с тягового режима на тормозной т обратно. С помощью реверсивной рукоятки изменяют направление движения вагонов; отключают повреждённую группу ТЭД и собирают схемы аварийного режима, также запирают контроллер.

Система управления, при которой все необходимые переключения осуществляются специальными аппаратами, индивидуальными или групповыми контакторами, управляемые с помощью контроллеров управления называется системой косвенного управления. При косвенном управлении водитель управляет аппаратами силовой цепи на расстоянии, с помощью контроллеров управления. В этом случае процесс управления значительно облегчается, т.к. для приведения в действие контроллера управления требуется значительно меньшее усилие по сравнению с силовым контроллером непосредственного управления. Косвенные системы управления позволяют создавать электрические схемы с более сложной функциональной взаимосвязью электрических аппаратов, осуществлять автоматическую защиту электрооборудования, а также заменять сложные механические блокировочные устройства, более простыми – электрическими. Эти системы проще поддаются автоматизации.

Системы косвенного управления с индивидуальными контакторами получили широкое распространение на троллейбусах. К косвенным групповым системам управления относятся такие системы, в которых выведение ступеней пуска тормозных реостатов, регулирование возбуждения, а иногда и перегруппировка двигателей выполняется групповым аппаратом – реостатным контроллером.

В случае использования групповых и индивидуальных аппаратов косвенная система называется смешанной. На ЭПС ГЭТ групповые системы применяются преимущественно при автоматическом управлении.

Реостатно-контакторное управление в настоящее время применяют весьма широко для регулирования частоты вращения двигателей малой и средней мощностей, а иногда и для регулирования мощных двигателей (на железнодорожном транспорте).

Обычно при реостатно-контакторном управлении используют два метода регулирования: 1) при частотах вращения, меньших номинальной, в цепь якоря включают реостат; 2) при повышенных частотах вращения регулируют ток возбуждения; Машины малой мощности при отсутствии автоматизированного управления имеют два регулировочных реостата с ручным приводом, один из которых включен в цепь якоря, а другой — в цепь возбуждения. При больших мощностях, а также при необходимости автоматизации процесса, значения их сопротивлений изменяют ступенчато с помощью контакторов. Если требуется точное регулирование, то число контакторов должно быть очень большим, при этом вся установка становится громоздкой, дорогой и сравнительно малонадежной.

В двигателях с параллельным возбуждением реостатно-контакторное управление позволяет в зоне высоких частот вращения осуществлять рекуперативное торможение путем увеличения тока возбуждения; в зоне низких частот вращения применяют динамическое торможение, причем регулирований тормозного усилия осуществляют с помощью того же реостатно-контакторного устройства, которое используют для регулирования двигательного режима (после соответствующего переключения схемы).

В связи со сложностью автоматизации и большими расходами, идущими на ремонт и эксплуатацию, реостатно-контакторное управление постепенно заменяют более совершенными методами.

Вопросы для самоконтроля:

1 Расскажите о реостатных и безреостатных системах управления.

2 Расскажите о ступенчатых и плавных системах управления.

3 Расскажите о системе непосредственного управления.

4 Расскажите о системе косвенного или дистанционного управления.