Силовий ланцюг у режимі реостатного гальмування

Опис електропоїздів та електровозів, розклад поїздів, фотографії

§ 4. Силовий ланцюг у режимі реостатного гальмування

Реостатне гальмування засноване на здатності тягових двигунів працювати в генераторному режимі, при якому електрична енергія, що виділяється ними, поглинається в резисторах. Існують кілька способів здійснення реостатного гальмування на електрорухомому складі. Одним з них є реостатне гальмування з послідовним збудженням тягових двигунів, здійснене, зокрема, на партії електровозів ЧС2Т випуску 1965 (заводський тип 53Е). Однак поряд з певними перевагами (відсутність збудника, незалежність процесу гальмування від наявності напруги в контактній мережі, можливість використання пускової апаратури для перемикання гальмівних щаблів) такий спосіб гальмування має ряд недоліків, вплив яких на ефективність реостатного гальма, особливо пасажирських електровозів, дуже суттєвий ( значна тривалість процесу самовоз-

Судження, складність автоматизації режимів гальмування, велика жорсткість гальмівних показників). Останнім часом завдяки застосуванню імпульсного тиристорного регулювання з'явилася можливість створення більш досконалих систем реостатного гальмування з послідовним збудженням двигунів (наприклад, на електропоїзді ЕР200).

Широке застосування на сучасному електрорухомому складі отримала система реостатного гальмування за незалежного джерела живлення; у ній усунуті недоліки, властиві реостатному гальмування з класичною схемою послідовного збудження. При цьому найбільш раціональною є система з незалежним збудженням і включенням якорів тягових двигунів на окремі резистори (рис. 7), що дозволяєздійснити швидке наростання гальмівної сили, забезпечує зручність регулювання та унеможливлює зупинення колеса (повного юза) або обертання його у зворотний бік. Два останні фактори — дуже важлива перевага схеми порівняння з іншими схемами реостатного гальмування і особливо в порівнянні з пневматичним гальмуванням.

Розглянемо процеси виникнення, розвитку та припинення юза при реостатному гальмуванні з індивідуальним включенням якоря тягового двигуна на гальмівний резистор та незалежним збудженням. Термін «юз» не слід ототожнювати із заклинюванням колісної пари. Цей граничний режим юзу обговорюватиметься особливо. У випадку під юзом як і, як і під боксуванням, розуміються режими надлишкового ковзання, т. е. обертання однієї чи кількох колісних пар із частотою, що відрізняється від поступальної швидкості локомотива на величину понад 2—2,5%.

Особливістю схеми, що розглядається, є пропорційність зміни гальмівної сили на обід колеса частоті їх обертання при постійному значенні струму збудження: зі зменшенням частоти обертання гальмівна сила даної осі знижується і навпаки. Таким чином, гальмівна характеристика - залежність сили тяги від швидкості - є при незмінному струмі збудження пряму лінію, що виходить із початку координат.

Мал. 7. Схема включення якорів тягових двигунів на індивідуальні резистори при незалежному збудженні у режимі реостатного гальмування

силовий

Мал. 8. Криві, що характеризують зміну сил гальмування та зчеплення при ковзанні (юзі) колісної пари

режимі

Мал. 9. Криві, що характеризують зміну швидкості колісної пари в процесі розвитку та припинення юза

ланцюг

Мал. 10. Схема силових ланцюгів при реостатному гальмуванні

Припустимо, що електровоз працює у режимі реостатного гальмування під час руху зі швидкістю 120 км/год, гальмівна сила, реалізована на обід коліс кожної осп, становить 2 тс (точка Ао на рис. 8). Якщо сила зчеплення між колесами та рейками Гсц вища за гальмівну силу або дорівнює їй, режим гальмування протікає стійко без виникнення надлишкового ковзання. Як тільки ГСц з якоїсь причини поменшає гальмівної сили Вт, наприклад, знизиться до 1,8 тс (точка В0), стійкість режиму порушується і швидкість колісної пари при колишній швидкості поступального руху електровоза починає падати, тобто настає режим юза . Інтенсивність перебігу цього процесу залежить від різниці сил гальмівної та зчеплення. Гальмівна сила на обід колісної пари при півдні зі зменшенням частоти її обертання змінюється по прямій А0 А \, сила ж зчеплення після появи надлишкового ковзання падає зі збільшенням швидкості ковзання по кривій В0В [В2. Отже, процес юзу буде розвиватися під дією сил, значення яких визначається ординатами між прямою Л0Л1В2 і кривою БйБ\Б2 (наприклад, А\Б\)- Як видно з рис. 8, різницю між Вт і Гсц спочатку зростає, а потім зменшується; при швидкості ковзання приблизно 70 км/год (точка В2) настає рівновага цих сил. Внаслідок цього ковзання далі

не розвивається і процес стабілізується — у разі при поступальної швидкості електровоза 120 км/год колісна пара обертається зі швидкістю 50 км/ч.

Криві Мал. 9 ілюструють розвиток юзу у часі під впливом сил, представлених вище. Швидкість досить різко зменшується приблизно 80 км/год (протягом 3 з). Далі процес сповільнюється і плавно перетворюється на стійкий юз. Режим ковзання продовжуватиметься доти, доки не зміняться зовнішні умови — силазчеплення або гальмівна сила (струм збудження). Припустимо, що через 12 с після початку юзу (точка В2 на рис. 9) під колеса починають подавати пісок, завдяки чому сила зчеплення підвищується від 0,9 тс (точка В2 на рис. 8) до 1,25 тс (точка Дг) . Під дією позитивної різниці сил зчеплення і гальмівної починається збільшення швидкості юзуючої колісної пари, тобто зменшення швидкості ковзання. Приблизно через 23 з початку подачі піску юз припиняється.

При механічному (пневматичному) гальмуванні сила зчеплення в умовах ковзання змінюється за таким самим законом, як і при реостатному гальмуванні. Однак гальмівна сила не падає, а збільшується, оскільки зі зменшенням частоти обертання сила тертя між колесом і колодкою при постійному тиску в гальмівних циліндрах зростає. Отже, різниця Вт-Тсц безперервно зростає (штрих-пунктирні криві на рис. 8), процес юза розвивається все інтенсивніше і закінчується заклинюванням колісної пари у разі механічного гальмування вже через 3 с (див. рис. 9). При реостатному гальмуванні заклинювання фізично неможливе.

У тяговому режимі якоря двигунів 3 і 4 (див. рис. 3) включені на окремі секції MS резисторів 050 і 051, -а якоря груп двигунів 1, 2 і 5, 6 - на секції AI. В останньому випадку для забезпечення протигазної стійкості схеми з послідовним з'єднанням двох якорів на загальний резистор середні точки кожної групи двигунів і резисторів з'єднують зрівняльним проводом. Обмотки збудження всіх шести двигунів з'єднані послідовно і живляться від незалежного джерела статичного тиристорного збудника, підключеного, у свою чергу, до частини (секція МР) гальмівних резисторів двигунів 3 і 4.

Перехід з режиму тяги в режим гальмування реостатного може здійснюватися набудь-якої позиції контролера, включаючи ступені ослаблення збудження. Після подачі команди на включення гальма у схемі силових ланцюгів здійснюються наступні перемикання: розмикаються контакти ослаблення збудження (якщо вони включені) і реостатні, а потім вал групового перемикача повертається в положення Т, що відповідає гальмівному режиму. Контактами цього перемикача забезпечується підключення якорів тягових двигунів до відповідних секцій резисторів та послідовне з'єднання обмоток збудження.

Якорі тягових двигунів 1 і 2 (рис. 10) підключаються до секції AI резистора 050 контакторами 27 і 35 (див. рис, 3)- Ланцюг між середньою точкою Q2 якорів і виведенням F резистора (зрівняльне з'єднання) замикається контактором. 3 подключен к секции MS резистора 050 контакторами 23 и 49, а якорь двигателя 4 к секции MS резистора 051 — контакторами 51, 21 и 50. Якоря двигателей 5, 6 подключены к секции AI резистора 051 контакторами 25, 34, 36. Уравнительное соединение замыкается контактором 44. Зниження потенціалів гальмівних резисторів 050, 051 до рівня потенціалів землі забезпечується замиканням контактора 54, який з'єднує із землею (провід 197) точку/резистора 050 (провід 013), точку М резистора 050 (провід 02, і точку М резистора 051 (провід 042, контактори 21 та 51, провід 010). Точка / резистора 051 підключена до земляного дроту 197 (провід, що з'єднує силовий ланцюг із землею) постійно через

1> ::епь якоря кожного тягового двигуна включені транс-: ; :Мри постійного струму 025-030, сигнал від яких, про-:: ; пильний струму якоря, надходить у блок автоматики, а також: - реле перевантаження 031-036.

послідовно з'єднаних обмоток збудження тя-. . двигунівзамикається так: від виведення D , . іншого збудника 170 через реле навантаження 181, інді-', , . :.л-ший електропневматичний контактор 171, обмотку воз-. :ня 064 двигуна 4, контакти реверсора 071, контактори - ' . -Ч контакти реверсора 071, обмотки збудження двигуна-: 6, контактор 53, контакти реверсора 070, обмотки воз-, ::;ія двигунів 2 і /, контактор 52, обмотку збудження :ч:ля 3, контакти реверсора 070, контактор 33 , шунт 121, !Ю (сигнал з якого, пропорційний струму збуд-■;"!ступає в блок автоматики), через земляний провід 197 ;;у Е збудника 170. ." включення збудника 170 до висновків Р гальмівних резис-050 та 051 забезпечується включенням відповідно кон-; ..в 172 і 173. Контактор 174 включає збудник на пос-

• Тільно з'єднані в режимі гальмування генератори уп-. ня та акумуляторні батареї. Цей ланцюг передбачено • ітання обмоток збудження напругою 100—110 В

:: момент гальмування. У режимі реостатного торможе-показів амперметрів 865 (866) контролюють струм в . сфера і амперметрів 863 (864) - струм збудження.