Рекуперативное торможение локомотивов

6.3. Рекуперативное торможение локомотивов

Одним из существенных преимуществ электрической тяги является возможность применения рекуперативного торможения, когда электрическая энергия возвращается в контактную сеть и может потребляться другими электровозами, находящимися с ним на одном участке и работающим в режиме тяги. Если таких электровозов нет или необходимая энергия меньше рекуперируемой, то избыточная энергия гасится на тяговых подстанциях.

На электровозах переменного тока возможно применение как рекуперативного, так и реостатного электрического торможения. Использование рекуперативного торможения стало возможным после создания управляемых статических преобразователей.

В тиристорах можно задерживать на любое время начало прохождения прямого тока через вентиль, т. е. открытие тиристора при подаче прямого напряжения. Для этого имеется дополнительный управляющий электрод, на который, чтобы открыть вентиль, подают положительный потенциал. Но после того как тиристор открылся, он становится неуправляемым, т. е. управляющий электрод перестает влиять на прохождение тока и не может прекратить ток вентиля.

При рекуперации на электровозах переменного тока, так же как и на электровозах постоянного тока, тяговые двигатели работают в генераторном режиме, преобразуя кинетическую и потенциальную энергию поезда в электрическую постоянного тока. Чтобы передать эту энергию в контактную сеть, ее необходимо преобразовать в электрическую энергию переменного тока. Этот процесс называется инвертированием. Если выпрямительную установку электровоза переменного тока собрать из тиристоров, она может быть использована и как инвертор. Инвертирование, так же как и выпрямление, осуществляют по различным схемам.

Объясним принцип инвертирования на примере мостовой схемы. Для осуществления рекуперации тяговые двигатели переводят в генераторный режим при независимом возбуждении. Одновременно изменяют полярность щеток двигателей на противоположную, для того чтобы направление генерируемого тока соответствовало направлению прямой проводимости тиристоров. Сделать это нетрудно, установив соответствующее направление тока в обмотках возбуждения двигателей.

Напряжение от тяговых двигателей, работающих в генераторном режиме, подводится к инверторной установке, плечи которой соединены по схеме моста. В диагональ моста включена вторичная обмотка силового трансформатора.

 

Для того чтобы электрическую энергию передать в контактную сеть, необходимо прежде всего обеспечить прохождение тока двигателя, работающего в режиме генератора через вторичную обмотку. Ток в ней должен быть направлен встречно по отношению к напряжеию, индуктированному в этой обмотке. Предположим, что в первый полупериод напряжение в обмотке направлено слева направо, тогда генерируемый ток должен проходить справа налево. Для этого нужно открыть вентили VS2, VS4. В следующий полупериод нужно открыть вентили VS1, VS3 и т. д. Так как частота тока В контактной сети равна 50 Гц, то в течение 1 с нужно 100 раз менять направление тока в о вторичной обмотке трансформатора Т1. Кроме того, необходимо, чтобы напряжение, индуктируемое в первичной обмотке трансформатора, было бы несколько выше напряжения в контактной сети. Только при этом условии ток из первичной обмотки пойдет в контактную сеть.

Скорость локомотива при рекуперативном торможении регулируется изменением напряжения силовых преобразователей, работающих в инверторном режиме, и тока обмоток возбуждения тяговых электродвигателей. Для питания обмоток возбуждения применяют отдельные выпрямители низкого напряжения, которые, в свою очередь, питаются от одной из секций тягового трансформатора, либо от одной из секций основной вторичной обмотки. При рекуперации применяют те же средства регулирования напряжения, что и в тяговом режиме.

В режиме рекуперации для инвертирования тока якорей тяговых электродвигателей используются только управляемые мосты, тогда как один из полууправляемых мостов переключается на вывод пониженного напряжения секции силового трансформатора и используется в качестве возбудителя, питающего последовательно соединенные обмотки возбуждения тяговых электродвигателей. Таким образом, в режиме рекуперации предусмотрено однозонное регулирования напряжения. В области высоких скоростей движения используется регулирование тока обмоток возбуждения, а затем регулируется выпрямленное напряжение, причем торможение производится до полной остановки в режиме противовключения.

При автоматических системах регулирования преобразователями машинист с помощью рукояток контроллера задает режим работы (тяга или рекуперация), а также значения тока и скорости движения. Автоматическая система обеспечивает переход в заданный режим и реализацию заданных значений тока и скорости движения, которые машинист выбирает с учетом массы поезда, условий движения, характеристик электровоза и времени движения.

На электровозах ВЛ80С, ВЛ80Р и ВЛ85 используется выпрямительно-инверторный преобразователь ВИП-4000, предназначенный для выпрямления однофазного переменного напряжения частотой 50 Гц, плавного регулирования напряжения питания тяговых электродвигателей в режиме тяги и преобразования постоянного напряжения в однофазный переменный частотой 50 Гц в режиме рекуперации. На электровозе устанавливается шесть преобразователей по числу тяговых электродвигателей.

Силовая часть выпрямительно-инверторного преобразователя состоит из четырех параллельных ветвей тиристоров. Система автоматически обеспечивает предварительное подтормаживание, поддержание заданной тормозной силы в режиме остановочного торможения, а также заданной скорости движения. Она предусматривает четыре зоны регулирования выпрямленного напряжения.

 

Очередность открытия плеч выпрямительно-инверторного преобразователя в выпрямительном и инверторном режимах работы определяется алгоритмом работы системы автоматического регулирования преобразователем. Блок управления випрямительно-инверторным преобразователем формирует и в соответствии с заданным алгоритмом распределяет по плечам всех шести преобразователей изменяемые по фазе управляющие импульсы.
В режиме рекуперативного торможения в зоне высоких скоростей движения тормозное усилие регулируется плавным изменением тока возбуждения, а в зоне средних и малых скоростей движения – плавным изменением ЭДС инвертора.

В зоне IV импульсы управления подаются на тиристоры плеч VS2, VS7 и VS1, VS8. Тормозное усилие и скорость движения в зоне IV регулируются плавным изменением тока обмоток возбуждения тяговых электродвигателей., который по мере снижения скорости движения для поддержания заданного тормозного усилия должен увеличиваться.

При достижении наибольшего тока обмоток возбуждения дальнейшее поддержание тормозного усилия осуществляется подачей управляющих импульсов на тиристоры плеч VS3, VS4. Для дальнейшего снижения скорости движения осуществляется переход в зону III (работают тиристоры плеч VS4, VS7 и VS3, VS8. После снятия управляющих импульсов с тиристоров VS1, VS2 и при открытии тиристоров плеч VS3, VS4 происходит перевод тока рекуперации на мост, подключенный к секциям II и III тягового трансформатора.

Дальнейшее регулирование ЭДС осуществляется подачей управляющих импульсов на тиристоры плеч VS5, VS6. При достижении на тиристорах плеч VS5, VS6 фазы управляющих импульсов для перехода в зону II на плечи VS1, VS2 и VS5, VS6 подаются управляющие импульсы.

При дальнейшем снижении скорости движения производится переход в I зону, когда управляющие импульсы подаются только на тиристоры VS5, VS6. При уменьшении фазы управляющих импульсов до рекуперативное торможение прекращается и начинается режим торможения противовключением.

Процесс инвертирования значительно сложнее выпрямления и возможность возникновения аварийных ситуаций больше; запаздывание отпирания тиристоров может привести к короткому замыканию в цепи. Поэтому важное значение имеет защита силовых цепей от коротких замыканий, которые при инвертировании возникают при всяком нарушении питания электровоза переменным напряжением.



Подпишитесь на рассылку:

Проекты по теме:

Основные порталы, построенные редакторами

Домашний очаг

ДомДачаСадоводствоДетиАктивность ребенкаИгрыКрасотаЖенщины(Беременность)СемьяХобби
Здоровье: • АнатомияБолезниВредные привычкиДиагностикаНародная медицинаПервая помощьПитаниеФармацевтика
История: СССРИстория РоссииРоссийская Империя
Окружающий мир: Животный мирДомашние животныеНасекомыеРастенияПриродаКатаклизмыКосмосКлиматСтихийные бедствия

Справочная информация

ДокументыЗаконыИзвещенияУтверждения документовДоговораЗапросы предложенийТехнические заданияПланы развитияДокументоведениеАналитикаМероприятияКонкурсыИтогиАдминистрации городовПриказыКонтрактыВыполнение работПротоколы рассмотрения заявокАукционыПроектыПротоколыБюджетные организации
МуниципалитетыРайоныОбразованияПрограммы
Отчеты: • по упоминаниямДокументная базаЦенные бумаги
Положения: • Финансовые документы
Постановления: • Рубрикатор по темамФинансыгорода Российской Федерациирегионыпо точным датам
Регламенты
Термины: • Научная терминологияФинансоваяЭкономическая
Время: • Даты2015 год2016 год
Документы в финансовой сферев инвестиционнойФинансовые документы - программы

Техника

АвиацияАвтоВычислительная техникаОборудование(Электрооборудование)РадиоТехнологии(Аудио-видео)(Компьютеры)

Общество

БезопасностьГражданские права и свободыИскусство(Музыка)Культура(Этика)Мировые именаПолитика(Геополитика)(Идеологические конфликты)ВластьЗаговоры и переворотыГражданская позицияМиграцияРелигии и верования(Конфессии)ХристианствоМифологияРазвлеченияМасс МедиаСпорт (Боевые искусства)ТранспортТуризм
Войны и конфликты: АрмияВоенная техникаЗвания и награды

Образование и наука

Наука: Контрольные работыНаучно-технический прогрессПедагогикаРабочие программыФакультетыМетодические рекомендацииШколаПрофессиональное образованиеМотивация учащихся
Предметы: БиологияГеографияГеологияИсторияЛитератураЛитературные жанрыЛитературные героиМатематикаМедицинаМузыкаПравоЖилищное правоЗемельное правоУголовное правоКодексыПсихология (Логика) • Русский языкСоциологияФизикаФилологияФилософияХимияЮриспруденция

Мир

Регионы: АзияАмерикаАфрикаЕвропаПрибалтикаЕвропейская политикаОкеанияГорода мира
Россия: • МоскваКавказ
Регионы РоссииПрограммы регионовЭкономика

Бизнес и финансы

Бизнес: • БанкиБогатство и благосостояниеКоррупция(Преступность)МаркетингМенеджментИнвестицииЦенные бумаги: • УправлениеОткрытые акционерные обществаПроектыДокументыЦенные бумаги - контрольЦенные бумаги - оценкиОблигацииДолгиВалютаНедвижимость(Аренда)ПрофессииРаботаТорговляУслугиФинансыСтрахованиеБюджетФинансовые услугиКредитыКомпанииГосударственные предприятияЭкономикаМакроэкономикаМикроэкономикаНалогиАудит
Промышленность: • МеталлургияНефтьСельское хозяйствоЭнергетика
СтроительствоАрхитектураИнтерьерПолы и перекрытияПроцесс строительстваСтроительные материалыТеплоизоляцияЭкстерьерОрганизация и управление производством

Каталог авторов (частные аккаунты)

Авто

АвтосервисАвтозапчастиТовары для автоАвтотехцентрыАвтоаксессуарыавтозапчасти для иномарокКузовной ремонтАвторемонт и техобслуживаниеРемонт ходовой части автомобиляАвтохимиямаслатехцентрыРемонт бензиновых двигателейремонт автоэлектрикиремонт АКППШиномонтаж

Бизнес

Автоматизация бизнес-процессовИнтернет-магазиныСтроительствоТелефонная связьОптовые компании

Досуг

ДосугРазвлеченияТворчествоОбщественное питаниеРестораныБарыКафеКофейниНочные клубыЛитература

Технологии

Автоматизация производственных процессовИнтернетИнтернет-провайдерыСвязьИнформационные технологииIT-компанииWEB-студииПродвижение web-сайтовПродажа программного обеспеченияКоммутационное оборудованиеIP-телефония

Инфраструктура

ГородВластьАдминистрации районовСудыКоммунальные услугиПодростковые клубыОбщественные организацииГородские информационные сайты

Наука

ПедагогикаОбразованиеШколыОбучениеУчителя

Товары

Торговые компанииТоргово-сервисные компанииМобильные телефоныАксессуары к мобильным телефонамНавигационное оборудование

Услуги

Бытовые услугиТелекоммуникационные компанииДоставка готовых блюдОрганизация и проведение праздниковРемонт мобильных устройствАтелье швейныеХимчистки одеждыСервисные центрыФотоуслугиПраздничные агентства

Блокирование содержания является нарушением Правил пользования сайтом. Администрация сайта оставляет за собой право отклонять в доступе к содержанию в случае выявления блокировок.