Способы регулировки скорости движения электровоза

Способы регулирования скорости движения на электроподвижном составе.

Тяговый подвижной состав должен обеспечивать трогание с места, разгон и движение с различными скоростями, ускорениями и замедлениями. Как видно из формулы (4) регулировать частоту вращения (скорость) можно тремя способами:

· изменением напряжения подводимого к тяговому двигателю;

· изменением магнитного потока, создаваемого обмоткой возбуждения двигателя;

· введением дополнительного сопротивления в цепь обмотки якоря тягового двигателя.

Первые два способа получили широкое распространение на тяговом подвижном составе, так как не предполагают дополнительных потерь энергии.

Третий способ (введение дополнительного сопротивления) используется, как правило, только при трогании с места э.п.с. постоянного тока и в процессе изменения схемы соединения тяговых двигателей, так как при введении дополнительных сопротивлений в цепь обмотки якоря значительная часть подводимой энергии будет расходоваться на нагрев этих сопротивлений, не совершая полезной работы, и тем самым значительно снижая к.п.д. э.п.с.

Источник

34 Способы регулирования скорости движения на эпс переменного тока

27. Способы регулирования скорости движения на ЭПС переменного тока.

1. За счёт изменения величины напряжения, подаваемого на двигатели.

2. За счёт ослабления возбуждения тяговых двигателей, аналогично, как и на ЭПС постоянного тока.

На электровозах переменного тока «ЧС» величину напряжения, подаваемого на тяговые двигатели, изменяют путём переключения на первичной высоковольтной обмотке силового трансформатора. Переключения происходят при малых токах, что не требует специальных дугогасительных устройств; но при высоком напряжении, поэтому переключение происходит в масляной ванне.

На отечественных электровозах и электропоездах величина напряжения подаваемого на тяговые двигатели изменяются за счёт изменения коэффициента трансформации силового трансформатора (за счёт изменения рабочих витков вторичной обмотки силового трансформатора) путём переключения выводов вторичной обмотки силового трансформатора. Переключения происходят при относительно невысоком напряжении, но больших токах, поэтому требуется применение специальных дугогасительных устройств. Вторичная обмотка силового трансформатора состоит из регулируемой части, разделённой на несколько секций, и нерегулируемой части, напряжение на которой больше напряжения регулируемой части. Применяется встречно-согласное соединение этих частей вторичной обмотки силового трансформатора, что позволяет увеличить количество позиций при меньшем количестве выводов вторичной обмотки трансформатора.

Рекомендуемые файлы

Переключение выводов вторичной обмотки силового трансформатора должно происходить без разрыва электрической цепи тяговых двигателей и исключить короткие замыкания переключаемых секций вторичной обмотки силового трансформатора.

На электровозах для этого используется переходный реактор. В случае замыкания на секцию вторичной обмотки силового трансформатора переходный реактор выполняет роль делителя напряжения – делит напряжение замкнутой секции пополам. В таком положении переходного реактора не допускается длительная езда для исключения его перегрева. Переходный реактор алюминиевый и не имеет принудительного охлаждения. В случае подключения к одному выводу вторичной обмотки силового трансформатора переходный реактор выполняет роль делителя тока – по его двум половинам проходят равные токи, переходный реактор не оказывает индуктивного сопротивления. В таком положении переходного реактора допускается длительное езда – ходовое позиция. Более подробнее об этом будет рассмотрено при выполнении курсовой работы.

На электропоездах переменного тока при переключении выводов вторичной обмотки силового трансформатора используется вентильный переход.

Вентили исключают короткие замыкания переключаемых секций. И при переходе с одной позиции на другую обеспечивается при этом повышение напряжения на половину напряжения одной секции.

При замкнутом только контакторе 1 напряжение на двигатель только подается в один полупериод (при направлении ЭДС во вторичной обмотке трансформатора слева — направо) и от первой секции.

На следующей позиции замыкается контактор 9 и на двигатель будет подаваться напряжение в оба полупериода от первой секции.

Затем дополнительно замыкается контактор 2. При направлении ЭДС во вторичной обмотке силового трансформатора слева – направо напряжение на тяговые двигатели подаётся от двух секций. В другой полупериод – только от первой секции. В целом за период напряжения возросло на 0,5 напряжения второй секции.

При переходе на четвёртую позицию замыкается контактор 10, размыкается контактор 9. В оба полупериода напряжение на тяговые двигатели подаётся от двух секций вторичной обмотки трансформатора. И так далее.

Вместе с этой лекцией читают «35 Содержание».

В рассмотренных случаях подаваемое напряжения на тяговые двигатели изменяется скачкообразно, значит скачкообразно изменяется величина тока и сила тяги. От величины скачкообразного изменения величины напряжения зависит плавность движения поезда.

В качестве выпрямителей на электровозах стали использоваться тиристоры. Тиристор – это управляемый вентиль. Вентиль – значит пропускает ток только в одном направлении. Управляемый – начинает пропускать ток только в случае подачи сигнала на управляющей электрод тиристора. С применением тиристоров можно выполнить плавное изменение подачи напряжения подаваемого, на тяговые двигатели, а, значений, и будет плавное изменение величины тока, силы тяги и не будет толчков при движении поезда.

Импульс подачи напряжения на открытие тиристора 0,001сек, V = 5 ÷ 10В.

Изменяя угол открытия тиристора (или время задержки открытия тиристора tз) и меняется величина подаваемого напряжения на тяговые двигатели.

Источник

ПУСК ЭЛЕКТРОВОЗА И РЕГУЛИРОВАНИЕ СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ.

Если подключить 8 тяговых электродвигателей к контактной сети, то величина тока протекающего по его обмоткам будет равна: Uкс: (8 х Rтэд) = 3000В : (8 х 0,09 ом) » 4166 А. Для ограничения этого тока в цепь тяговых электродвигателей вводят пусковой резистор величиной сопротивления 14,28 Ом (на электровоза ВЛ11 с № 490). Этот резистор ограничивает величину пускового тока до величины 200 А. При такой величине сопротивления пускового резистора:

· падение напряжения на пусковом резисторе: 200А х 14, 28 Ом = 2856 В.

· падение напряжения на 8 тяговых двигателей: 3000В – 2856В = 144 В.

· напряжение на одном двигателе: 144 В : 8 = 18 В

Для того, чтобы разогнать электровоз до требуемой скорости, необходимо увеличить напряжение на тяговых двигателях или применить какие-то другие способы регулирования скорости. Эти способы вытекают из следующей формулы:

где U_к – напряжение на коллекторах электродвигателей; С – постоянный коэфицент э.д.с.;

R_п – величина сопротивления пускового резистора; Ф – магнитный поток электродвигателей;

R_д– величина сопротивления обмоток тягового электродвигателя.

1 способ:при пуске электровоза постепеннымуменьшением величины сопротивления пускового резистора, вводимого в цепь тяговых электродвигателей для ограничения их пускового тока.

Уменьшение величины сопротивления пускового резистора осуществляется перемещением главной рукоятки контроллера машиниста с первой позиции, по реостатным позициям, до ходовой позиции. На каждой из реостатных позиций величина сопротивления резистора уменьшается путем закорачивания секций пускового резистора или соединением их в параллельные ветви реостатными контакторами. Уменьшение сопротивления пускового резистора сопровождается одновременно плавным увеличением напряжения на тяговых электродвигателях до напряжения ходовых позиций, выбранных для пуска (С или СП соединение тяговых двигателей на электровозе ВЛ11), на которых пусковой резистор полностью выведен (его сопротивлению равно нулю).

2 способ:увеличением напряжения на коллекторах тяговых электродвигателей.

Повышение напряжения на тяговых электродвигателях выполняется путем изменения соединения тяговых электродвигателей: С, СП или П соединение. При изменении соединения, во избежание броска тока, в цепь тяговых двигателей вновь вводиться пусковой резистор. Величина сопротивления резистора вновь постепенно уменьшается на реостатных позициях и резистор полностью выводится на ходовых позициях этих соединений. Напряжение на тяговых электродвигателях для электровоза 2ВЛ11 на С соединении равно 3000 В : 8 = 350 В, на СП соединении – 3000В : 4 = 750 В и на П соединении – 3000В : 2 = 1500 В.

3 способ:ослабление возбуждения тяговых электродвигателей.

Ослабление возбуждения тяговых электродвигателей выполняется путем перевода тормозной рукоятки контроллера машиниста на позиции ОП1, ОП2,ОП3 или ОП4.

При этом параллельно двум обмоткам возбуждения спаренных тяговых двигателей подключается резистор ослабления возбуждения, имеющий четыре секции. Ток, пройдя по их обмоткам якорей, протекает по обмоткам возбуждения и параллельно через соответствующую секцию резистора. Степень ослабления возбуждения на позиции ОП1 =75%, на ОП2 = 55%, на ОП3 = 43% и на ОП4 = 36%, т.е. на каждой из позиций ОП по обмоткам возбуждения протекает ток, равный части тока якоря в процентном отношении указанном выше. Остальная же часть тока якоря протекает по резистору ослабления возбуждения.

Источник

Способы регулировки скорости движения электровоза

3.2.3. РЕГУЛИРОВАНИЕ СКОРОСТИ

На локомотивах регулирование скорости осуществляется с помощью контроллера машиниста. [ЖДТЭ] Контроллер машиниста — электрический аппарат, служащий на электроподвижном составе для управления работой ТЭД в тяговом и тормозном режимах, на тепловозах — для изменения реализуемой мощности дизеля.

А) Регулирование скорости электроподвижного состава достигается за счет изменения подводимого напряжения (силы) тока к ТЭД. В зависимости от вида применяемых ТЭД и устройств, включенных в цепь питания ТЭД, возможно ступенчатое и плавное регулирование напряжения тока, а, следовательно, и скорости движения локомотива. Пусковые реостаты, изменение числа последовательно соединенных двигателей, шунтирующие резисторы и трансформаторы позволяют менять напряжение ступенчато. Полупроводниковые приборы (тиристорные ключи, выпрямительные установки тиристорного типа, преобразователи частоты и числа фаз, автономные инверторы) совместно с нагрузочными и сглаживающими реакторами позволяют плавно регулировать напряжение.

[ПСОТП, ОТП] В системах ступенчатого регулирования скорости (напряжения) предусмотрены пусковые и ходовые позиции (ступени).

Пусковые ступени используют кратковременно при трогании и наборе скорости локомотивом, а также при переходе с одной ходовой позиции (соединения ТЭД для электровозов постоянного тока) на другую во избежание больших бросков тока. В последнем случае эти ступени называют переходными. Кроме этого несколько первых пусковых позиций, когда ток I_д меньше некоторой определенной величины I_дп.min, называют маневровыми. Кратковременность использования пусковых ступеней вызвана:

— для ЭПС постоянного тока значительными потерями энергии в пусковом реостате (электрическая энергия преобразуется в тепловую и рассеивается);

— для ЭПС переменного тока значительными потерями энергии в трансформаторах и сглаживающих реакторах, а также увеличением пульсации тока.

Ходовые ступени (ступени длительного режима) применяются при ведении локомотива по участку и являются более экономичными по сравнению с пусковыми. На электровозах постоянного тока ходовыми являются безреостатные ступени и ступени ослабленного возбуждения при различных соединениях ТЭД. На электровозах переменного тока ходовыми являются ступени регулирования напряжения в трансформаторе и ступени ослабленного возбуждения для последней ходовой позиции.

В общем случае, набор скорости за счет переключения позиций на ЭПС постоянного тока выглядит следующим образом:

— включают последовательное соединение ТЭД:

o трогание с места начинают с полностью включенным пусковым реостатом — используется первая маневровая позиция;

o ступенчато выводят (выключают) реостат до достижения величины тока двигателя I_дп.min — используются следующие маневровые позиции;

o продолжают ступенчато выводить реостат до полного его отключения — используются пусковые позиции;

o используют первую ходовую позицию при полном возбуждении полюсов статора С-ПП;

o ступенчато выводят шунтирующий резистор для ослабления возбуждения полюсов статора — используется следующие ходовые позиции при различных ступенях возбуждении полюсов статора С-ОП₁, . С-ОП_N;

— выполняют переход на последовательно-параллельное соединение ТЭД:

o включают пусковой реостат и ступенчато его выводят до полного отключения — используются переходные пусковые позиции;

o используют ходовую позицию при полном возбуждении полюсов статора СП-ПП;

o ступенчато выводят шунтирующий резистор для ослабления возбуждения полюсов статора — используется следующие ходовые позиции при различных ступенях возбуждении полюсов статора СП-ОП₁, . СП-ОП_N;

— выполняют переход на параллельное соединение ТЭД:

o включают пусковой реостат и ступенчато его выводят до полного отключения — используются переходные пусковые позиции;

o используют ходовую позицию при полном возбуждении полюсов статора П-ПП;

o ступенчато выводят шунтирующий резистор для ослабления возбуждения полюсов статора — используется следующие ходовые позиции при различных ступенях возбуждении полюсов статора П-ОП₁, . П-ОП_N.

Набор скорости за счет переключения позиций на ЭПС переменного тока выполняется последовательным ступенчатым изменением напряжения с помощью трансформатора. При этом, как правило, одна ходовая позиция чередуется с одной или несколькими промежуточными пусковыми (переходными) позициями. После достижения максимального допустимого напряжения (максимальной ходовой позиции с нормальным возбуждением) скорость движения увеличивают ослаблением возбуждения (ступенчато выводят шунтирующий резистор).

В системах плавного регулирования скорости (напряжения) предусмотрены зоны ступенчатого изменения напряжения. Переключение между зонами выполняется:

— на ЭПС постоянного тока за счет изменения числа последовательно соединенных двигателей (например, на электровозе 2ЭС6 — С, СП и П);

— на ЭПС переменного тока за счет переключения ступеней напряжения трансформатора (например, на электровозах ЭП1 и 2ЭС5К — 1, 2, 3 и 4 зоны).

В пределах каждой зоны за счет полупроводниковых приборов выполняется плавное автоматическое или ручное регулирование напряжения. [wiki] Например, на электровозе ЭП1 микропроцессорная система управления и диагностики (МСУД) управляет выпрямительно-инверторными преобразователями (ВИП), питающими ТЭД, и позволяет управлять электровозом в четырех режимах:

— «Авторегулирование» — полуавтоматический режим, при котором машинист с помощью штурвала контроллера задает максимальный требуемый ток, а с помощью рукоятки задатчика скорости устанавливает необходимую скорость. Электровоз разгоняется до установленной скорости и МСУД поддерживает ее в автоматическом режиме, за счет плавного регулирования напряжения на ТЭД с помощью тиристоров ВИП;

— «Ручное регулирование» — применяется как аварийный режим управления. В этом режиме, машинист штурвалом контроллера дает прямую команду МСУД на открытие тиристоров ВИП. Угол открытия тиристоров в этом случае будет зависеть только от угла, на который повернут штурвал контроллера машиниста. Автоматический разгон и поддержание скорости в этом режиме отсутствует. Положение рукоятки задатчика скорости никакого значения не имеет;

— «Автоведение» — режим автоматического ведения поезда, основной составляющей которого, является кассета с данными, на которой записаны профиль пути, допускаемые скорости, расположение светофоров, станций, расписание следования поезда и т.д. В этом режиме движения электровозом (поездом) управляет МСУД, используя информацию с кассеты и текущую информацию КЛУБ 15 . В зависимости от конкретной поездной ситуации автоматически выбирается режим движения (тяга, холостой ход, торможение), определяется и поддерживается скорость, необходимая для соблюдения расписания движения поезда. Машинист в этом случае, перед отправлением нажимает кнопку, включающую этот режим, а при движении выполняет контрольные функции. В случае если машинист самостоятельно передвинет штурвал контроллера или переместит ручку тормозного крана, система автоматически перейдет в режим «Советчик», о чем сообщит визуальной и звуковой информацией;

— «Советчик» — режим управления, который использует функции «Авторегулирования» и частично «Автоведения». Для этого режима также необходима кассета с данными. В этом случае машинист управляет электровозом аналогично режиму «Авторегулирование», но на дисплее появляются рекомендации МСУД о наиболее эффективных действиях машиниста на текущий момент.

В дополнение к плавному регулированию напряжения на ЭПС переменного тока для реализации повышенной силы тяги и, соответственно, большей скорости при достижении наибольшего напряжения (последней зоны) возможно ступенчатое регулирование за счет ослабления возбуждения обмоток статора. В частности на электровозах ЭП1 и 2ЭС5К для 4 зоны имеется 3 ступени ослабления возбуждения.

Б) Регулирование скорости тепловозов и дизель-поездов достигается за счет изменения числа оборотов коленчатого вала (мощности) дизеля. Для этого машинист переводит рукоятку контроллера с одной позиции на другую. Количество позиций на отечественных тепловозах колеблется от 8 до 16. При этом ступенчато увеличивается (уменьшается) подача топлива в цилиндры дизеля до тех пор, пока число оборотов вала дизеля не возрастет до заданной величины (соответствующей положению рукоятки контроллера) [ПСТХЖД].

Дальнейшее регулирование скорости и силы тяги в пределах одной позиции с целью наиболее рационального использования мощности дизеля осуществляется за счет автоматического переключения:

— в механической передаче — пар зубчатых колес (шестерен) с различным количеством зубьев в коробке передач. Например, для дизель-поезда Д₁ — I, II и III ступени;

— в гидравлической передаче — гидроаппаратов. Например, для тепловоза ТГМ3А — 1 гидротрансформатор, 2 гидротрансформатор и гидромуфта;

— в электрической передаче — схемы подключения ТЭД с последовательного (сериесного — С) на последовательно-параллельное (СП) и с последовательно-параллельного (СП) на параллельное (ПП) или при одной схеме подключения ТЭД за счет ступеней ослабления магнитного поля ТЭД (ОП). Например, для тепловоза ТЭ1 — С, СП и СП-ОП₁, для ТЭ7 — СП, СП-ОП₁ и СП-ОП₂, для ТЭ10 — ПП, ПП-ОП₁ и ПП-ОП₂.

Таким образом, при одной и той же позиции контроллера машиниста образуется несколько ступеней скорости (на тяговой характеристике зависимостей F_к(V)). Прямые и обратные переходы с одной ступени на другую отличаются на несколько километров в час с «нахлестом» (в среднем на 10-20 км/ч). Этим предотвращаются частые повторные переключения в зоне переходов:

— в механической передаче — зубчатых колес в коробке передач;

— в гидродинамической передаче — гидроаппаратов;

— в электрической передаче — схем подключения ТЭД и переключения степеней ослабления магнитного потока (тока возбуждения) ТЭД.

На тепловозах с электрической передачей на базе асинхронных ТЭД (например, ТЭ120, 2ТЭ25А) возможно плавное изменение скорости (точнее, подводимого к ТЭД напряжения) в пределах зон регулирования напряжения и ступенчатое ослабление возбуждения для последней зоны такое же, как и для аналогичных электровозов.

15 Комплексное локомотивное устройство безопасности (КЛУБ) устанавливается на тяговом и самоходном железнодорожном подвижном составе (локомотивы, МВПС, дрезины) и функционально сочетает в себе автоматическую локомотивную сигнализацию и электронный локомотивный скоростемер.

Источник