Електричне гальмування

Принцип роботи електричного гальмування. Електричне гальмування (ЕТ) на тепловозах з електричною передачею може бути порівняно легко здійсненне. У цьому випадку тягові електродвигуни перетворюються на генераторний режим роботи. Отримана при гальмуванні електрична енергія розсіюється у вигляді тепла в гальмівних резистори і частково використовується для живлення агрегатів власних потреб, наприклад для приводу електродвигунів вентиляторів, що охолоджують гальмівні резистори. Електричне гальмування дає можливість збільшити швидкість руху на спусках, а отже забезпечити більш економічне ведення поїзда; мінімально використовувати пневматичні гальма (ПТ), що знижує знос гальмівних колодок та бандажів колісних пар тепловоза та вагонів; підвищити безпеку руху поїздів (наявність двох гальм ЕТ та ПТ); реалізувати вищі гальмівні зусилля, обмежені за умовами зчеплення коліс з рейками завдяки кращим протигазним властивостям.

Електричне гальмування має низку переваг у порівнянні з ПТ. Це і плавність гальмування, швидкість дії, можливість регулювання гальмівного зусилля та незалежність його від довкілля. Регулювання швидкості руху поїзда ПТ при високих швидкостях малоефективне через різке зменшення гальмівної сили. Тривалість роботи ЕТ не обмежена, що особливо важливо під час роботи на затяжних спусках. Електричне гальмування забезпечує підгальмовування поїзда підтримки заданої швидкості, і зниження швидкості до значень (20-:30 км/год), у яких стає ефективним ПТ.

Збільшення швидкості руху пасажирських поїздів підвищує значення ЕТ як ефективного екстреного гальма. На ряді ділянок залізнихдоріг із затяжними спусками, як, наприклад, на БАМі, без ЕТ не можна забезпечити нормальну експлуатацію.

Застосування ЕТ на тепловозах потребує додаткового обладнання, що ускладнює конструкцію тепловоза. Це обмежує широке використання його на тепловозах. Пасажирські тепловози ТЕП70, вантажні 2ТЕ121 та експортні тепловози ПЗВЗ та ТЕ114 обладнані ЕТ. Крім того, побудовано досвідчені тепловози 2ТЕ116, 4ТЕ10С та маневрові ТЕМ2 з ЕТ.

Слід зазначити, що хоча ЕТ має низку переваг, основним гальмом безпеки є поїзний ПТ, оскільки він зберігає працездатність при обривах, порушеннях управління та ін. Застосування ЕТ передбачається на всіх перспективних магістральних тепловозах.

Регулювання гальмівної сили та системи електричного гальмування. При ЕТ електродвигуни відключаються від тягового генератора. Обмотки якорів підключаються до гальмівних резистори, а обмотки збудження - до джерела живлення. Як джерело живлення (збудника) використовується тяговий генератор, тобто тягові електродвигуни при ЕТ мають незалежне збудження. Це забезпечує гнучкість керування швидкістю руху при плавному регулюванні гальмівної сили в широкому діапазоні її зміни. Тормо-

Мал. 12.4. Гальмівні характеристики тепловозу: ПТ - попереднє гальмування; 1п - 12п - позиції гальмівного контролераша сила найчастіше регулюється магнітним потоком, тобто зміною напруги генератора шляхом регулювання частоти обертання валу дизеля або зміни струму збудження збудника. Більшість випадків напруга тягового генератора регулюють за рахунок зміни струму збудження при незмінній частоті обертання (незмінної позиції контролера). Гальмівна сила може регулюватися також зміною опоругальмівного резистора, але це вимагає додаткових перемикаючих апаратів. Такий спосіб регулювання використано на тепловозах ТЕМ2.

Гальмівні характеристики тепловоза (рис. 12.4) є залежністю гальмівної сили від швидкості руху В(і). Тяговий електродвигун у гальмівному режимі, так само як і в тяговому, має низку обмежень, якими визначаються межі регулювання гальмівних сил. Такими обмеженнями є: максимальний струм збудження 1„ який визначається умовами нагрівання котушок головних полюсів; максимальний гальмівний струм 1« обмежується нагріванням обмотки якоря електродвигуна; комутація 1„ V, зчеплення коліс із рейками. Працюючи за граничними характеристиками, отримуємо найбільшу ефективність електричного гальма, але при веденні поїзда використовуються менші значення гальмівної сили (регулювальні характеристики).

Регулювальні характеристики можуть мати різний вигляд залежно від того, який параметр ЕТ обраний як регульований. Для зупинного гальмування зручно використовувати характеристики з постійним зусиллям, оскільки можна задавати значення сповільнення поїзда незалежно від швидкості руху. Такі показники узгоджуються з характеристиками ПТ складу. Під час гальмування на спусках необхідно забезпечити стійку підтримку швидкості поїзда. У цьому випадку можна використовувати характеристики регулювання струму збудження і гальмівної силі.

На тепловозах, що мають передачу змінно-постійного струму, в якості збудника використовується синхронний тяговий генератор СГ, до якого через випрямлювальну установку ВУ з боку постійного струму підключаються головними контактами контактора 177 обмотки збудження двигунів 1'-6', з'єднані послідовно (рис. 12.5) . Якір кожногоелектродвигуна включається окремий гальмівний резистор ЯТ. Розглянемо ланцюг живлення якоря електродвигуна 1: плюсові щітки якоря 1. головні контакти контактора П1, резистор 1?77, контакти гальмівного перемикача 77/, мінусові щітки якоря 1. В якості гальмівних резисторів використовуються резистори великої потужності типу ЛСО. Силова схема з тягового режиму в гальмівній переводиться перемикачем 771 в знеструмленому стані. Живлення обмотки збудження тягового генератора, як і в тяговому режимі, походить від збудника через керований випрямляч. У режимі електричного гальмування тяговий генератор працює на 13 позиції контролера машиніста при струмах більше 500 А з тим, щоб забезпечити подачу достатньої кількості повітря в тягові електродвигуни для їх охолодження. При струмах, менших 500 А, робота генератора відбувається на 11 позиції. Цим забезпечується стійка робота синхронних електроприводів. Для захисту тягового кола від замикання на землю використовується реле заземлення. Гальмівні резистори захищені від навантаження максимальним реле, що налаштовується на струм спрацьовування (1,2-1,25)/. Спрацьовування цих захисних реле призводить до відключення електричного гальма та заміни його пневматичним.

Управління гальмуванням здійснюється від крана машиніста, що має дві рукоятки: головну, що керує тиском у гальмівній магістралі, та допоміжну, що керує гальмівною уставкою. Гальмівна уставка являє собою кулачковий контактний пристрій типу контролера, що перемикається, має нульове і п'ять робочих положень, у тому числі положення екстреного гальмування. За допомогою гальмівної уставки дається сигнал на включення електричного гальма та регулюється гальмівне зусилля. Головна та допоміжна рукоятки пов'язанізубчастою передачею та храповиком. При повороті головної рукоятки одночасно повертається та допоміжна. Тим самим проводиться пневматичне гальмування складу та електричне гальмування локомотива. Якщо повертатиме допоміжну рукоятку, то змінюватиметься значення уставки, а тиск у гальмівній магістралі залишатиметься постійним, оскільки храповий пристрій не дозволить повертатися головній рукоятці, при цьому здійснюватиметься електричне гальмування.

На кожному положенні допоміжної рукоятки гальмівна сила підтримується постійною (див. рис. 12.4). При екстреному гальмуванні включається останній ступінь, і процес гальмування

Мал. 12.5. Схема силового ланцюга при електричному гальмуванні для тепловозів із передачею змінно-постійного струму

Мал. 12.6. Структурна схема управління тяговим генератором при електричному гальмуванні для 2ТЕ116М: СГ-тяговий генератор; 1-6-якоря тягових електродвигунів; ВУ випрямлювальна установка; ЯТІ - Р.Т6 гальмівні резистори; ТІ1ТІ - ТПТ5- трансформатори постійного струму; 1'-■ 6' обмотки збудження тягових електродвигунів; СУ – селективний вузол; БЗВ – блок завдання; ВД індуктивний датчик; УВМ вузол виділення максимального струму; СП-статичний перетворювач; ФУ - фазозсувний пристрій; БГІ, БГ2 - блокннг-геієратори; УВВ керований випрнмнтель; СВ-синхронний збудник; БУВ - блок управління збудженням; ОРД об'єднаний регулятор дизеляження відбувається за обмежувальним кривим. Управління гальмуванням здійснюється автоматичною системою керування тягового генератора в гальмівному режимі (рис. 12.6).

Сигнал за гальмівним струмом 1ял подається в селективний вузол СУ за допомогою трансформаторів постійного струму Г/777 - 77777 через вузол виділення максимального струмуУВМ. Сигнал струму збудження двигунів 1В1 також надходить в СУ за допомогою ТПТ5. При електричному гальмуванні СУ дещо змінюється проти СУ для тягового режиму. Сигнал завдання частоти обертання валу дизеля подається від блоку завдання збудження БЗВ. Сигнал завдання струму збудження двигунів подається в СУ через датчик тиску в гальмівній магістралі. Сигнал завдання надходить також від гальмівної уставки, що відповідає позиції допоміжної рукоятки; визначає гальмівну силу.