Рекуперативное торможеное

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ТОРМОЖЕНИЕ.

Принцип действия электрического торможения основан на принципе обратимости электрических машин, согласно которому каждая электрическая машина может работать как электродвигателем, так и генератором, то есть переходить из двигательного режима в генераторный режим и обратно. Электрическое торможение подразделяется на рекуперативное и реостатное. Рассмотрим принцип действия электрического торможения на примере рекуперативного торможения.

в тяговом режиме тяговый электродвигатель подключен к контактной сети. Он потребляет из нее электроэнергию и преобразовывает ее в механическую энергию. По его обмоткам протекает ток в направлении, указанном на рисунке 5.1,а. Ток, протекающий по обмотке якоря, создает магнитный поток. Он, взаимодействуя с магнитным потоком главных полюсов, создает электромагнитные силы F, направление которых определяется Правилом левой руки. На проводник обмотки якоря, расположенный под северным полюсом действует сила F1, а под южным полюсом - F2. Эта пара сил создает электромагнитный вращающий момент М_вр, вращающий якорь по часовой стрел­ке с частотой п.

При переходе из тягового режима в режим "выбега" линейными контакторами, тяговый электродвигатель отключается от контактной сети. Прохождение тока по его обмоткам прекращается и электромагнитные силы исчезают. Однако якорь, под действием накопленной кинетической энергии поезда, которая придвижении по спуску еще возрастает, вращается в прежнем направлении с частотой n (рис. 5.1, 6).

Для перевода тягового электродвигателя в генераторный режим собирается схема рекуперативного торможения. Обмотка его главных полюсов отключается от обмотки якоря и подключаются к независимому источнику питания, которым является генератор АМ-Г преобразователя, а обмотка якоря подключается к контактной сети (рис. 5.1, в). Проводники обмотки якоря вращаются в магнитном поле главных полюсов и в них индуцируется э.д.с.

При уменьшении сопротивления резистора r_р в цепи генератора АМ-Г (точнее в цепи его обмотки главных полюсов) увеличивается э.д.с. генератора, величина тока, протекающего по обмоткам главных полюсов тягового электродвигателя, и его э.д.с.

При величине э.д.с. электродвигателя большей, чем величина напряжения контактной сети, от плюсового якорного зажима электродвигателя в контактную сеть начинает протекать ток, совпадающий по направлению с э.д.с. Это свидетельствует о том, что тяговый электродвигатель перешел в режим генератора и этот ток является генераторным током или током рекуперации I_p. Направление тока в обмотке якоря, по сравнению с тяговым режимом, изменилось на противоположное, что привело к изменению направления электромагнитных сил F1 и F2, действующих на проводники обмотки якоря, и электромагнитного момента, созданного этими силами. Он направлен против часовой стрелки, т.е. против частоты вращения якоря, и поэтому явля­ется тормозным моментом Мт. Чем больше величина тока рекуперации, тем больше этот момент (Мт = См Ip Ф), тем меньше частота вращения якоря и колесной пары.

Для обеспечения рекуперативного торможения должны быть выполнены следующие условия:

· тяговый электродвигатель последовательного возбуждения невозможно перевести в режим генератора. Для работы таких электродвигателей в генераторном режиме их необходимо перевести на независимое возбуждение. Для этого обмотки возбуждения всех тяговых электродвигателей отключаются от обмоток якорей и подключаются к зажимам якоря генератора преобразователя;

· направление тока возбуждения в обмотках возбуждения должно соответствовать направлению тока в режиме работы двигателем;

· суммарная э.д.с. всех тяговых двигателей работающих в режиме генератора должна быть больше напряжения контактной сети на 80­100 Волы;

· электровоз должен работать в замкнутом контуре, т.е. между контактной сетью и рельсовой цепью должен быть включен потребитель: тяговая подстанция, принимающая электроэнергию, или электровоз, работающий в режиме тяги.

· схема рекуперативного торможения должна обеспечивать стабилизацию величины тока рекуперации при колебаниях напряжения в контактной сети.

Рис.5.1. Схемы перехода тягового электродвигателя из режима двигателя в режим генератора: тяговый режим (а); режим выбега (5); генераторный режим (в).

5.2. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ПРОСТЕЙШЕЙ СХЕМЫ РЕКУПЕРАТИВНОГО ТОРМОЖЕНИЯ С ПРОТИВОВОЗБУЖДЕНИЕМ ГЕНЕРАТОРА ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ.

Одним из условий рекуперативного торможения, как указывалось выше, является стабилизация величины тока рекуперации при колебаниях напряжения в контактной сети. Это условие наиболее просто достигается в схеме рекуперативного торможения с противовозбуждением генератора преобразователя (рис. 5.2).

Как известно из устройства преобразователя, его генератор имеет на сердечниках главных полюсов катушки двух обмоток. Одна из них является катушкой обмотки независимого возбуждения (нов), другая - катушкой обмотки противовозбуждения (пов). Первая обмотка создает магнитный поток главных полюсов, вторая - стабилизирует величину тока рекуперации при колебаниях напряжения в контактной сети..

Перед сбором схемы рекуперативного. торможения включается кнопка Возбудители. При её включении включается контактор КЗ и подключает обмотку независимого возбуждения (нов) двигателя АМ-Д преобразователя под напряжение цепей управления. После его включения включается К5З, подключающий к контактной сети его обмотку якоря вместе с последовательной обмоткой возбуждения (пов). Двигатель начинает работать и вращать якорь генератора АМ-Г преобразователя.

При сборе схемы рекуперативного торможения силовыми контактами кулачковых элементов тормозного переключателя (на схеме не изображены) обмотка возбуждения ОВ тягового электродвигателя ТЭД отключается от обмотки якоря и подключается к зажимам якоря генератора АМ-Г преобразователя.

Затем, после включения контактора К62, к цепям управления через резистор RЗ1 переменной величины подключается обмотка НОВ генератора АМ-Г преобразователя. Появляется магнитный поток главных полюсов генератора и э.д.с. на зажимах его якоря. Поскольку к ним подключена обмотка ОВ тягового двигателя ТЭД, то по ней от плюсового зажима генератора начинает протекать ток возбуждения IB. Появляется магнитный поток главных полюсов двигателя и Э.Д.с. на его зажимах...

Подключение тягового электродвигателя к контакт­ной сети и установление необходимой величины тока рекупе­рации..

Подключение тягового электродвигателя к контактной сети должно произойти тогда, когда величина его э.д.с. превысит напряжение контактной сети на 80-100 вольт. Для этого увеличивается э.д.с. генератора АМ-Г путём уменьшения величины сопротивле­ния резистора RЗ1 при перемещении тормозной рукоятки контроллера машиниста. При уменьшении его изменяются следующие электрические и электромагнитные величины:R3“, Iнов”, Фнов“, Er“, Iв.тэд“, Фтэд“, Етэд“, - и когда Етэд превысит величину Uкс на 80-100 вольт при помощи линейного контактора (на рис.5.1 не изображён) произойдёт подключение двигателя к контактной сети. После чего образуется цепь тока рекуперации: плюсовой зажим якоря тэд, работающего в режиме генератора, силовые контакты БВ, токоприёмник, контактная сеть, схема тяговой подстанции или электровоза, работающего в режиме тяги, рельсовая цепь, обмотка ОПВ АМ-Г, минусовой зажим якоря ТЭД. После протекания тока по обмотке ОПВ магнитный поток главных полюсов генератора АМ-Г будет равен: Фг =Фнов-Фопв.

Рис. 5.2. Простейшая схема рекуперативного торможения с противовозбуждением генератора преобразователя.

Поскольку величина э.д.с. тягового электродвигателя больше напряжения контактной сети, величина тока рекуперации выражается формулой:

Для получения необходимых величин тока рекуперации и тормозного момента, который выражается формулой Мт =См Ip ф, вновь уменьшается величина сопротивления резистора RЗ1. Все вышеуказанные электромагнитные электрические величины вновь увеличиваются, увеличивается ток рекуперации, и тормозной момент тягового электродвигателя.

Стабилизация величины тока рекуперации при колебаниях напряжения в контактной сети.

При изменении величины напряжения в контактной сети стабилизация величины тока рекуперации происходит следующим образом. Допустим, что Uкс“, Ip”, Фпов”, Ф“.(Фг =Фнов-Фопв.), Ег“, Iв тэд“, Фтэд“, Етэд “, Ip “, т.е. за счет действия обмотки ОПВ генератора АМ-Г ток рекуперации сохранил свою прежнюю величину.

5.3. РЕОСТАТНОЕ ТОРМОЖЕНИЕ.

Для сбора схемы реостатного торможения тяговые электродвигатели отключаются от контактной сети и подключаются к тормозным резисторам (рис.5.З). В качестве таких резисторов используются пусковые резисторы. Реостатное торможение осуществляется только на параллельном соединении тяговых электродвигателей, так как на последовательно-параллельном и последовательном соединениях суммарная Э.Д.с. тяговых двигателей достигает величины опасной для электрооборудования электровоза.

Различают две системы реостатного торможения: первая – с последовательным самовозбуждением, вторая – с независимым регулируемым самовозбуждением.

При переходе на реостатное торможение первоначальное появление генераторного тока в цепи двигателей вызывается Э.д.С., возникающей из-за небольшого остаточного магнетизма главных полюсов тяговых электродвигателей. Для того, чтобы генераторный ток Iт не уничтожал остаточный магнетизм, его направление должно совпадать с направлением тока Iд, предшествующего тягового режима(рис.5.З,а). Это достигается переключением обмоток тяговых электродвигателей контактами реверсора (рис.5.З,б). Для регулирования величины тока Iт, а следовательно и тормозной силы тяговых электродвигателей, ступенями изменяется величина сопротивления резисто­ра RT с помощью контакторов 1-4.

При параллельном включении тяговых электродвигателей каждая из групп включается на отдельный резистор, а при включении на общий резистор – применяется пере крестная схема включения обмоток возбуждения электродвигателей (рис.5.З,в). Если по какой-то причине возрастает э.д.с. и ток в обмотках якорей одной пары двигателей, то соответственно увеличивается ток возбуждения другой пары, а значит – э.д.с. и ток в обеих обмотках якорей..

Таким образом, перекрестная схема включения обмоток возбуждения обеспечивает устойчивую работу тяговых электродвигателей в генераторном режиме на общий тормозной резистор и способствует уменьшению юза колесных пар.

Рис. 5.3. Схемы электрических цепей тяговых электродвигателей: в тяговом режиме (а); при последовательном возбуждении двух двигателей (б); при перекрестном включении обмоток четырех тяговых двигателей (в).

При системе реостатного торможения с независимым возбуждением тяговых электродвигателей тяговые двигатели отключаются от обмоток якорей и подключаются к специальному источнику тока. При таком возбуждении ток и тормозная сила регулируется изменением величины тока в обмотках возбуждения, подключенных к этому регулируемому источнику тока. Такая схема реостатного торможения применяется на электровозах ЧС2т.

Прuложенuе 1

Изоляция катушек обмоток тягового электродвигателя ТЛ-2К1:

· катушка главного полюса намотана на ребро из мягкой ленточной меди ЛММ, размерами 1,95х65 мм, изогнутая по радиусу для обеспечения прилегания к внутренней поверхности остова. Межвитковая изоляция выполнена из асбестовой бумаги в два слоя толщиной 0,2 мм и пропитана лаком КО-919 гост 16508-70. Корпусная изоляция выполнена из восьми слоев стеклослюдинитовой ленты ЛСЭП-934-ТП 0,13х30 мм ГЬСТ13184-78 с полиэтилентерефталантной пленкой на лаке марки ПЭ-934 и одного слоя ленты технической лавсановой термоусаживающейся толщиной 0,22 мм ТУ-17 ГССР8-79, наложенных с перекрытием в ПQЛОВИНУ ширины ленты;

· катушка дополнительного полюса намотана из шинной меди размерами 6 х 20 мм. Межвитковая изоляция выполнена из асбестовых прокладок толщиной 0,5 мм, пропитанных лаком КО-919. Корпусная изоляция катушки такая же, как и катушки главного полюса;

· катушка компенсационной обмотки намотана из мягкой медной шинки ПММ размерами 3,28 х 22 мм. Межвитковая изоляция состоит из одного слоя стеклослюдяной ленты, уложенной с перекрытием в половину ширины ленты. Корпусная изоляция выполнена из шести слоев стеклослюдинитовой ленты ЛСЭК-5-СПЛ толщинойО,11мм ГОСТ 13184-78 и одного слоя ленты технической лавсановой термоусаживающейся толщиной 0,22 мм ТУ-Н гсср 8-78, уложенных с перекрытием в половину ширины ленты;

· секция обмотки якоря состоит из двух проводников, выполненных из медной ленты размерами 0,9х8,0 мм марки ЛММ и изолированных одним слоем с перекрытием в половину ширины стекпослюдинитовой ленты ЛСЭК-5-СПлтолщиной 0,09 мм. Точно так же изолирован каждый пакет из семи проводников. Корпусная изоляция пазовой части катушки состоит из шести слоев стеклослюдинитовой ленты ЛСЭК-5-СПл размерами О,01х20 мм, одного слоя фторопластовой ленты толщиной 0,03 мм и одного слоя стеклоленты ЛЭС толщиной 0,1 мм, уложенных с перекрытием в половину ширины ленты;

· уравнительные соединения изготавливают 'из трех проводников размерами 1х 2,8 мм марки ПЭТВСД. Изоляция каждого провода состоит из стеклослюдинитовой ленты ЛСНК-5-СПл размерами 0,1х 20 мм, одного слоя фторопластовой ленты толщиной О,03мм. Вся изоляция уложена с перекрытием в половину ширины ленты. Каждые три проводника изолируются одним слоем стеклоленты, уложенной с перекрытием в половину ширины ленты.

Прuложенuе 2.

Дата добавления: 2017-01-14