Тема № 6 «Выбор электрических аппаратов и элементов схем управления электротранспортом»
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Узнать основные составляющие электротранспорта, электрические аппараты в нем находящиеся и познакомится с элементами схем управления
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ
Самостоятельно ознакомиться с теоретическими положениями, подготовиться к решению задач по данной тематике. На занятии получить от преподавателя номер варианта. При выполнении задания, необходимо зарисовать элементы, схемы, о которых говорится в задании, устно (по просьбе преподавателя, письменно)объяснить их работу, строение, состав, область использования.
ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Определения
Электротранспорт – транспорт, источником энергии которого является электричество, в приводе используется тяговый электродвигатель. Является экологичным видом транспорта, обладает высокой производительностью, в сравнении с двигателями внутреннего и внешнего сгорания.
Основными частями электротранспорта являются: электропитание, система управления и электродвигатель, присутствуют во всем транспорте, работающем на электричестве. Основным отличием является конструкция каждого из них в различных видах электротранспорта.
Электропитание – основа электроустройства и оборудования в целом. Любому электрическому прибору в независимости от самого его назначения, необходимо для работы электричество. Электротранспорт, как следует из самого названия, работает, благодаря преобразованию электричества в движение. В момент создания электротранспорта важным вопросом стоит то, как именно это преобразование будет происходить.
Это могут быть аккумуляторные или солнечные батареи, или специальные токосъемники, что чаще всего применяется для городского электротранспорта.
Далее, например, после токосъемников, энергия направляется в сам электродвигатель. Он и приводит в движение транспорт. Следует заметить, что подсоединив провода напрямую к электромотору, мы получим постоянное и максимально движение. На практике же необходимо плавно регулировать это движение: стартовать, тормозить, ускоряться и замедляться. Этим занимается система управления.
Её задача – выдавать такую работу электродвигателя, которая требуется для транспортного средства.
Существует большое количество электрических схем СУ. Выбор той или иной схемы зависит от требований, предъявляемых к транспортному средству.
Системы управления
Рассмотрим подробнее распространённые СУ:
1. Реостатная система. Является определённым набором последовательных сопротивлений, которые подключаются через контакторы, для получения определённой скорости. Чтобы при помощи рычагов и валов, водитель мог менять положение ползунка на реостате, либо при срабатывании определённого контактора, замыкая резистор, влиять на скорость электромотора (рис.1).
Рис. 1. Реостатная система управления
2. Тиристроные схемы. Открываются и запираются под действием управляющих низковольтных сигналов, поступающих от специальной электронной схемы, вследствие чего получаем дробление электричества на части с нужным значением и формой. Так возможно гибко и в нужных пределах влиять на режим работы электродвигателя (рис.2).
Рис. 2. Тиристорная схема
Тиристорные компоненты мало выделяют и рассеивают тепла в окружающей среде, поэтому являются достаточно экономичными. Эти схемы обладают высокой надежностью и в настоящее время их широко используют.
3. РКСУ – реостатно-контакторная СУ. В этой системе управления контакторы выполняют все переключения в силовой цепи подвижного состава.
Контакторы могут управляться как при помощи контроллера так и при помощи переключателей, включенных в цепи управления(ЦУ).
ЦУ питается от аккумуляторной батареи (в трамвае и троллейбусе обычно 24 В). Этим достигается простота и легкость конструкции контроллера, находящегося под напряжением ЦУ и отделенного от силовых цепей, находящихся под напряжением сети (трамвай и троллейбус – 600 В, метрополитен – 825 В, железная дорога – 3000 или 25000 В).
При РКСУ повышается безопасность управления электроподвижным составом, Так же существует возможность автоматизации управления, при использовании реле, работающих по заданному алгоритму.
РКСУ бывает неавтоматическая, когда все переключения при пуске и торможении выполняются при помощи контроллера,(используется в электровозах) и автоматическая – задается необходимое ускорение/замедление, все переключения в цепях при этом происходят автоматически под контролем специальных реле (трамвай, троллейбус, электропоезда).
4. ТИСУ –тиристорно-импульсная система управления. Основным элементов этой СУ является тиристорный ключ, с помощью него осуществляется пуск и остановка подвижного состава. Тиристорные ключи (ТК) подключают электродвигатель (ЭД)к сети, на время, в течение которого ток в силовой цепи не успевает достигнуть максимального значения (несколько миллисекунд) так как силовая цепь имеет значительную индуктивность. После закрытия ТК ток через ЭД продолжает протекать вследствие электродвижущей силы самоиндукции через шунтирующие диоды, и плавно уменьшается. Далее снова открытие ТК на короткое время и увеличение тока. Далее процесс повторяется и ток ЭД колеблется около заданного среднего значения. Изменяя частоту открытия ТК или длительность, можно изменять значение тока ЭД, а следовательно ускорение или замедление ЭПС. Такая СУ обеспечивает плавный пуск и торможение.
При работе ТК слышен высокочастотный звук (писк).
Недостатки ТИСУ – усложнение схемы за счет применения специальных схем коммутации для закрытия тиристоров, так как сами они не закрываются.
Тиристорные компоненты обладают высокой экономией электроэнергии за счет малого выделения и рассевания тепла в окружающей среде. Такие схемы надёжны и хороши, их использование в настоящее время широко и повсеместно.
5. НСУ –непосредственная система управления. Напряжение с провода попадает непосредственно в контроллер и коммутируется в нём.
Существует, хотя и редко, электротранспорт работающий на переменном электричестве. В этом случае уже ставятся асинхронные двигатели, которые питаются от специального электронного преобразователя.
Такой преобразователь может электричество любого рода (переменное, постоянное, высокое, низкое), трансформировать в трехфазное напряжение любого значения и частоты. Но он очень сложен, ненадежен, и имеет высокую стоимость. Поэтому использование данного метода питания и управления не часто встречается в электротранспорте.
В самой системе управления могут, содержатся множество разных функций, как основных, так и дополнительных. Основной можно считать регулировку частоты вращения электромотора, его запуск и остановка. К дополнительным – всевозможные режимы работы, блокировки, защиты, автоматизации и многое другое. Одним словом всё то, что расширяет возможность и функциональность электротранспорта в целом.