Раздел 4. Торможение подвижного состава.

Тема 4.1. Системы торможения.

Сущность и значение торможения; системы торможения.

Литература [1], [3], [5].

Методические указания

Торможение применяется для остановки подвижного состава и ограничения его скорости на спусках, перед кривыми участками и соответствующими путевыми знаками. По характеру использования тормозной силы различают служебное торможение и экстренное.

Процесс торможения определяется тормозными характеристиками, т.е. зависимостями тормозной силы подвижного состава от его скорости.

По способу создания тормозной силы различают системы механического и электрического торможения. При механическом торможении тормозная сила создается в результате сил трения между соприкасающимися взаимно скользящими поверхностями.

При электрическом торможении тяговые двигатели переводятся в генераторный режим. Момент, который требуется для вращения генератора, реализуется на ободе движущего колеса в виде тормозной силы. Различают электрическое рекуперативное и реостатное торможения.

Процесс торможения должен быть очень надежным, поэтому каждый тип подвижного состава оборудуется, как минимум двумя независимыми друг от друга системами тормозов.

 

Вопросы для самоконтроля

1. Что такое служебное и экстренное торможение?

2. Какие системы торможения вы знаете?

3. Сколькими системами торможения оборудуется подвижной состав?

 

 

Тема 4.2. Рекуперативное торможение.

Общие сведения; торможение при двигателях последовательного возбуждения; торможение при двигателях смешанного возбуждения; торможение при двигателях независимого возбуждения; расчёт рекуперативных характеристик.

Литература [1], [3], [5].

Методические указания

При рекуперативном торможении тяговые двигатели работают в генераторном режиме, при этом вырабатываемая ими энергия отдается обратно в тяговую сеть. Эта энергия может быть использована поездами, находящимися на линии, или возвращена в первичную сеть. Рекуперативное торможение применяется как для торможения на спусках, так и для остановки подвижного состава, хотя последнее связано с определенными техническими трудностями.

Для осуществления рекуперативного торможения необходимо, чтобы сумма ЭДС тяговых двигателей в генераторном режиме при последовательном их соединение была выше напряжения контактной сети, т.е.

СФ_rn = U_кс+I_рr

Ток и скорость подвижного состава при рекуперации соответственно

I_р = (CФ_rn - U_кс)/r

n = (U_кс+I_рr)/CФ_r

где I_р - ток рекуперации,

n - скорость подвижного состава,

U_кс - напряжение контактной сети,

CФ_r - магнитный поток.

Характеристики рекуперативного торможения могут быть построены, если известна зависимость магнитного потока от тока рекуперации. Указанная зависимость для каждой системы возбуждения двигателей постоянного тока имеет свой характер.

При изучении данной темы учащиеся должны знать различия торможения при двигателях последовательного, независимого и смешанного возбуждения.

 

Вопросы для самоконтроля

1. В чем основная причина невозможности применения двигателя с последовательной системой возбуждения для рекуперативного торможения?

2. К чему приводит жесткость характеристик двигателя независимого возбуждения?

3. Что необходимо, чтобы система была электрически устойчивой?

 

Тема 4.3. Реостатное торможение.

Торможение при двигателях последовательного возбуждения; электрическая устойчивость; зависимость процесса самовозбуждения от сопротивления тормозного реостата; зависимость процесса самовозбуждения от скорости; ограничение тормозных характеристик; выбор наибольшего сопротивления тормозного реостата; торможение при двигателях смешанного возбуждения.

Литература [1], [3], [5].

Методические указания

При реостатном торможении тяговые двигатели отключаются от контактной сети и замыкаются на тормозные реостаты. При этом механическая энергия движущегося подвижного состава сначала превращается в электрическую, а затем выделяется в виде тепла в тормозных реостатах.

Учащиеся должны ознакомиться с ограничениями скоростных характеристик реостатного торможения для различных ступеней тормозного реостата:

1) по наибольшему тормозному току,

2) по наибольшей скорости,

3) по наибольшему допустимому напряжению на коллекторе тягового двигателя.

Достоинства тормозной характеристики двигателя встречно-смешанного возбуждения:

· при торможении в широком диапазоне скоростей тормозное усилие практически постоянно, поэтому не требуется большое число ступеней реостата, а следовательно, и аппаратов управления,

· обеспечивается устойчивость параллельной работы нескольких двигателей при равномерном распределении нагрузок между ними.

На рис.1.19 представлено графическое решение уравнения электрического равновесия ЭДС для различных значений сопротивлений R_т1, R_т2 тормозного реостата, причем R_т2>R_т1.

На рис.1.20 представлено графическое решение уравнения электрического равновесия при различных скоростях v₁, v₂ и т.д. и одном и том же значении сопротивления r_т тормозного реостата, причем v₁>v₂.

 

Вопросы для самоконтроля

1. Сформулируйте основные условия при применение двигателей последовательного возбуждения, чтобы возникло реостатное торможение.

2. Является ли реостатное торможение генератора последовательного возбуждения электрически устойчивым?

3. Что такое критическое сопротивление и критическая скорость?

4. Какие ограничения имеют скоростные характеристики реостатного торможения для различных ступеней тормозного реостата?

5. Достоинства тормозной характеристики двигателя смешанного возбуждения?

 

Тема 4.4. Рекуперативно-реостатное торможение.

Достоинства рекуперативно-реостатного торможения; торможение при двигателях смешанного возбуждения; торможение при двигателях последовательного возбуждения.

Литература [1], [3], [4].

Методические указания

При рекуперативном торможении с контактными системами управления нельзя тормозить до низких скоростей движения. Это торможение также требует наличия либо потребителей электрической энергии в контактной сети, либо инверторных или поглощающих устройств на тяговых подстанциях. При чисто реостатном торможении вся тормозная энергия превращается в тепло в реостатах, т.е. бесполезно теряется. Реостатное торможение позволяет тормозить практически до полной остановки. Поэтому на практике целесообразно объединение обеих систем в одну: при высоких скоростях использовать рекуперативное торможение, а при низких скоростях и уменьшении эффективности рекуперативного торможения производить переход на реостатное торможение. Замещения рекуперативного торможения реостатным производиться и при исчезновении потребителей энергии в тяговой сети, что увеличивает надежность электрического торможения. Замещение одного вида торможения другим должно происходить без потери тормозной силы.

Система рекуперативно-реостатного торможения применяется на троллейбусах и трамвайных вагонах при двигателях смешанного возбуждения.

 

Вопросы для самоконтроля

1. Почему возрастает масса тормозных резисторов по сравнению с пусковыми?

2. Достоинства рекуперативно-реостатного торможения.

3. Где применяется система рекуперативно-реостатного торможения?

 

Тема 4.5. Электрическое торможение с помощью тиристорно-импульсных регуляторов.

Преимущества тиристорно-импульсных регуляторов; схема рекуперативного торможения с применением ТИР.

Литература [1], [3].

Методические указания

Применение тиристорно-импульсных регуляторов (ТИР) позволяет производить рекуперативное торможение при условии, что ЭДС двигателей ниже напряжений в контактной сети. В этом случае ТИР действует как вольтодобавочный агрегат, включенный последовательно с тяговыми двигателями.

Тиристорный импульсный преобразователь имеет практически бесконечно большое число входных характеристик, поэтому э.п.с. может иметь такое же число тормозных характеристик. Реальное их число будет определяться системой управления э.п.с. На эти характеристики будут наложены ограничения: по сцеплению, наибольшей мощности преобразователя, наибольшему допустимому ослаблению возбуждения тягового двигателя при номинальном напряжении на его зажимах, конструкционной скорости. Кроме того, в зоне низких напряжений на двигателе имеет место ограничение по наибольшему допустимому значению t₁/T для широтно-импульсного ключа. В результате образуется область тормозных характеристик. Каждая тормозная характеристика, расположенная внутри области, определяется способом управления преобразователем.

При изучении данной темы учащиеся должны знать принцип работы схемы импульсного регулирования.

 

Вопросы для самоконтроля

1. Принцип работы схемы импульсного регулирования.

2. В чем основное преимущество применения ТИР для электрического торможения?

3. Что необходимо для получения устойчивых характеристик в зоне больших тормозных токов?

4. Что необходимо для перехода на режим электрического торможения?

5. Чем обеспечивается устойчивая параллельная работа в генераторном режиме нескольких двигателей?

 

.