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
build-master
понедельник, 28 февраля 2011 г.
СПОСОБЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ МОЩНОСТИ ЛОКОМОТИВА И СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДА. АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ УПРАВЛЕНИЯ
Условия ведения поезда. Перед локомотивной бригадой каждую поездку стоит задача провести поезд по участку, обеспечив соблюдение нормативов, установленных графиком движения поездов, и безопасность движения. Решить эту задачу было бы относительно просто при одинаковых массе и длине поездов, движущихся по прямой железнодорожной линии, которая расположена на площадке, т. е. в условиях, когда движение не осложняется наличием кривых, подъемов и спусков. Можно было бы выработать единый и достаточно простой режим ведения поезда, состоящий из трогания поезда с места, разгона с выходом на автоматическую характеристику, отключения тяговых двигателей перед остановкой и торможения. В этом случае соответственно упростилось бы и регулирование мощности локомотива.
Фактически же регулирование сил, действующих на поезд, представляет собой весьма сложную задачу. Во-первых, с учетом разнообразных сочетаний элементов профиля и плана пути при движении поезда приходится иметь дело с непрерывно изменяющимися силами сопротивления движению; во-вторых, значительно разнятся допускаемые скорости на перегонах и станциях, главных и боковых путях, отдельных искусственных сооружениях, кривых различного радиуса; в-третьих, различна длина и масса поездов, их обеспеченность тормозами.
К этому надо добавить ограничения скорости, вносимые постоянными и временными предупреждениями, а также особенностями конструкции подвижного состава.
Кроме того, сезонные метеорологические условия сказываются на силе сопротивления движению, реализуемой локомотивом мощности, силе сцепления, и следовательно, влияют на силы тяги и торможения.
В отличие от того, как это принято в тяговых расчетах, при ведении реального поезда масса его не сосредоточена в одной точке и, следовательно, поезд, имеющий определенную длину, может располагаться на различных элементах профиля. Скорость движения поезда меняется мгновенно при переходе с одного элемента профиля на другой.
Технические характеристики подвижного состава также могут существенно отличаться от принятых в тяговых расчетах, а это сказывается на силах, действующих на поезд в тяговом и тормозном режимах.
Параметры, определяющие условия движения поезда, изменяются в результате действия многих факторов. Некоторые из них взаимосвязаны, отдельные являются независимыми, но их влияние может вызвать изменение в широких пределах параметров, определяющих характер движения поезда.
Все это значительно усложняет регулирование мощности локомотива и выбор рационального режима ведения поезда, требует от машинистов специфических профессиональных навыков, определяемых теоретической подготовкой и определенным практическим опытом.
Автоматизация процесса ведения поезда, особенно грузового, -дело может быть и недалекого, но будущего, несмотря на успехи в развитии микропроцессорной техники и программно-математического обеспечения.
Разнообразие эксплуатационных условий, под которыми обычно понимают вес и длину поезда, его сопротивление движению, порядок пропуска поезда по перегонам, погодные условия, установленные предупреждениями ограничения скорости движения и др., ставит перед машинистом в каждой поездке задачу выбора и реализации рационального режима ведения поезда, соответствующего именно данным условиям. Разрабатываемые в локомотивных депо карты режимов ведения поездов технически обоснованы для некоторых усредненных эксплуатационных условий и поэтому рассматриваются локомотивными бригадами лишь как ориентир. Хорошо подготовленные локомотивные бригады, понимающие механику и энергетику тяги поездов, творчески корректируют рекомендации, приведенные в режимных картах, и реализуют в зависимости от конкретных условий движения рациональные режимы ведения поезда и управления локомотивом.
При ведении поезда по перегону машинисту приходится непрерывно регулировать мощность локомотива, изменять силу тяги й скорость движения в соответствии с фактическим сопротивлением движению и эффективностью тормозов, обеспечивая необходимое ускорение и замедление поездов различной массы. В зависимости от конкретных условий машинист меняет положение рукоятки контроллера до 60 раз в 1 ч при том, что некоторые процессы регулирования осуществляются автоматически. Например, регулятор частоты вращения вала дизеля тепловоза автоматически увеличивает подачу топлива и мощность, если возрастает нагрузка, хотя рукоятка контроллера остается в прежнем положении.
Источник
Укажите способы регулирования скорости движения тепловоза
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 Iд меньше некоторой определенной величины Iдп.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 Iдп.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-ОПN;
— 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-ОПN;
— 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-ОПN.
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 Fк(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
