Admin

Правильное торможение - гарантия безопасности

Многие серии электропоездов постоянного тока оборудованы электродинамическим тормозом (ЭДТ). Его применение существенно повышает безопасность движения, дает возможность экономии электроэнергии, снижает износ тормозных колодок и бандажей колесных пар, а также уменьшает загрязнение окружающей среды металлической пылью. По сравнению с пневматическим тормозом он обладает лучшей управляемостью.

Процесс электродинамического торможения основан на принципе обратимости электрических машин. При торможении тяговые двигатели (ТД) моторных вагонов работают в генераторном режиме, а кинетическая энергия поезда преобразуется в электрическую. В зависимости от способа поглощения энергии различают рекуперативное, реостатное и рекуперативно-реостатное торможение.

При рекуперативном торможении вырабатываемая двигателями энергия отдается обратно в контактную сеть и потребляется подвижным составом, находящимся в режиме тяги, а при реостатном — гасится на пуско-тормоз-ных резисторах. Как известно, для протекания тока в электрической цепи, помимо источника, необходимо наличие потребителя энергии.

Ток рекуперации протекает под действием разности э.д.с. двигателей и напряжения контактной сети. При отсутствии потребителя рекуперативное торможение невозможно из-за отсутствия тока. В этом случае напряжение в контактной сети значительно повышается, поэтому необходимо перейти на замещающее реостатное торможение, используя в качестве потребителя пуско-тор-мозные резисторы.

Одновременно в процессе рекуперативного торможения могут подключиться дополнительные потребители, и напряжение контактной сети резко понизится. Тогда ток рекуперации скачкообразно увеличится и его значение может стать недопустимо большим. Поэтому величину тока рекуперации необходимо автоматически контролировать и постоянно поддерживать на заданном уровне.

Таким образом, для надежной работы в режиме рекуперации необходимо выполнять следующие условия:

величина э.д.с., вырабатываемой двигателями, должна быть больше величины напряжения контактной сети;

обязательное наличие потребителя вырабатываемой энергии;

независимое возбуждение ТД;

электрическая устойчивость (обеспечивается параметрами и конструктивными особенностями силовой цепи).


На всех современных электропоездах постоянного тока используется так называемая схема «прямого входа в рекуперацию» (рис. 1). В силовой цепи между линейным контактором ЛК и контактором ЛКТ включены силовые диоды рекуперации VD. Рекуперация в данной схеме начинается сразу же после того, как э.д.с. якорей двигателей М1 — М4 превысит напряжение контактной сети. Это может происходить при любом положении рукоятки контроллера машиниста (КМ).

Вход в рекуперацию происходит плавно, без бросков тока, вызванных слабой чувствительностью реле включения рекуперации. Кроме того, полностью исключается переход из тормозного режима обратно в тяговый при резком увеличении напряжения в контактной сети. В случае отсутствия потребителя и завышения в связи с этим напряжения в контактной сети сработает реле максимального напряжения, включится контактор Т и произойдет переход на реостатное торможение.

Ток якорей будет протекать через резисторы R2 — R9. Контактор ЛК при этом остается включенным. Одновременно при появлении потребителя, уже после срыва рекуперации и перехода на реостатное торможение, небольшая часть тока будет ответвляться в контактную сеть. Поэтому в данной схеме может иметь место рекуперативно-реостатное торможение.

Процесс электродинамического торможения состоит из следующих фаз, плавно переходящих одна в другую:

- рекуперативное (при отсутствии в фидерной зоне потребителя — реостатное) торможение при независимом возбуждении ТД;

- реостатное торможение с самовозбуждением ТД;

- электропневматическое дотормаживание до полной остановки.

На электропоездах ЭР2Р и ЭР2Т до № 7194 диоды рекуперации отсутствовали, в связи с чем существовала фаза подготовительного реостатного торможения при независимом возбуждении до момента достижения напряжения на ТД величины напряжения контактной сети. Только после этого контактор Т отключался и включался контактор ЛК. Рекуперация в данной схеме была возможна лишь при третьем положении рукоятки контроллера с током 350 А. В случае резкого повышения напряжения в контактной сети мог произойти переход в тяговый режим.

Управление поездом в режиме торможения полностью автоматизировано. Контроллер машиниста имеет 5 тормозных положений:

1Т — с минимальной уставкой тока якоря 100 А;

2Т — с пониженной уставкой тока якоря 250 А;

ЗТ — с нормальной уставкой тока якоря 350 А;

4Т — с нормальной уставкой тока якоря 350 А и дополнительным торможением ЭПТ на прицепных вагонах (давление в ТЦ прицепных вагонов определяется временем выдержки рукоятки КМ в положении 4Т);

5Т — торможение ЭПТ на всем составе. Давление в ТЦ всех вагонов определяется временем выдержки рукоятки КМ в этом положении. Во избежание наложения одного вида торможения на другое и возможного юза колесных пар возбуждение с ТД сразу снимается.

Обмотки возбуждения ТД в режиме ЭДТ питаются от синхронного генератора через статический тиристорный преобразователь Тт1 — Ттб, который представляет собой полностью управляемый выпрямитель, собранный по схеме трехфазного моста. Изменяя угол открытия тиристоров Тт1 —Ттб, можно плавно регулировать выходное напряжение и, следовательно, ток через обмотки возбуждения ТД. Открытием тиристоров управляет электронный блок системы автоматического управления торможением САУТ.

Величина э.д.с., вырабатываемая генератором, определяется по формуле: Е = nФСе, где Е — э д с генератора; n — частота вращения якоря; Ф — магнитный поток возбуждения; Се — конструкционная постоянная машины по э д.с. Из формулы следует что по мере снижения скорости движения частота вращения якорей и величина вырабатываемой э.д.с. уменьшаются. Это, в свою очередь, приводит к уменьшению тока якоря, а значит, и тормозного момента. Поэтому для поддержания тока на определенном уровне необходимо регулировать величину вырабатываемой э.д.с.

Таким образом, блок САУТ, в зависимости от заданной уставки с КМ и величины тока якоря, воздействует на выпрямитель и плавно регулирует выходное напряжение, подводимое к обмоткам возбуждения, а значит протекающие через них ток и магнитный поток возбуждения ТД В результате величина вырабатываемой э.д.с. изменяется и ток якоря поддерживается на заданном уровне.

При скорости 45 50 км/ч ток возбуждения достигает величины около 250 А и его дальнейшее увеличение становится невозможным из-за ограничения мощности генератора. Поэтому блок САУТ переводит силовую схему на самовозбуждение, т.е. обмотки якорей замыкаются на собственные обмотки возбуждения через пуско-тормозные резисторы.

Для ограничения тока обмотки возбуждения постоянно зашунтированы резисторами R24, R11 — R15 (рис. 2). Дальнейшую работу схемы контролирует блок регулирования ускорения БРУ (на рис. 2 не показан) При помощи реостатного контроллера он выводит из цепи якорей резисторы R2 — R9 поддерживая тем самым ток якоря на заданном уровне (уставка тока якорей в режиме самовозбуждения задается переключателем уставок В400 на пульте). Величину тока якоря и возбуждения электронные блоки САУТ и БРУ контролируют, получая сигналы с датчиков тока якорей (ДТЯ) и тока возбуждения (ДТВ), включенных в силовую цепь и выполненных на основе трансформаторов постоянного тока.

Рассмотрим процесс торможения электропоезда с максимальной скорости до полной остановки. Для начала торможения рукоятку КМ устанавливают в положение 1Т. При этом машинист по изменению напряжения в контактной сети должен оценить наличие в данной фидерной зоне потребителя. Значительное повышение напряжения (более 300... 350 В) свидетельствует об отсутствии потребителя. Затем, в зависимости от режима ведения поезда, рукоятку контроллера переводят в положение 2Т или ЗТ.

Положение 2Т увеличивает время торможения и при наличии потребителя дает возможность отдачи энергии. Для увеличения тормозного эффекта применяют положение ЗТ. Следует учитывать тот факт, что в случае рекуперативного торможения при положении 2Т и напряжении в контактной сети около 3700... 3800 В после применения положения ЗТ вероятен переход на реостатное торможение из-за возможного завышения напряжения в контактной сети Тогда тормозной эффект несколько понижается в связи с уменьшением тока возбуждения.

В случае недостаточности тормозного эффекта рукоятку контроллера следует кратковременно перевести в положение 4Т и затем обратно в ЗТ. При этом, вследствие подачи напряжения на вентили торможения электровоздухораспределителей, тормозные цилиндры (ТЦ) прицепных вагонов (вентили отпуска находятся под питанием при любом тормозном положении контроллера) наполнятся сжатым воздухом. Далее, при необходимости, можно применять положение 4Т до достижения в ТЦ максимального давления. Опорожняют тормозные цилиндры кнопкой «Отпуск».

При скорости около 45... 50 км/ч в силовой схеме происходит переход на реостатное торможение с самовозбуждением ТД. Ток двигателей при этом задается переключателем уставок В400. Если к моменту перехода рукоятка контроллера находилась в положении 1Т то реостатный контроллер дойдет до 3-й позиции и остановится на ней.

В этом случае в поезде возможно появление оттяжек из-за неодновременного перехода на всех моторных вагонах. При необходимости можно также использовать положение 4Т. После того как вал реостатного контроллера дойдет до 11-й позиции, начнется электропневматическое дотормажи-вание по всему составу с давлением в ТЦ 1... 1,2 кгс/см2, и поезд остановится.

В случае срабатывания реле боксования из-за проскальзывания одной колесной пары тормозной ток якорей автоматически уменьшится и восстановится на прежнем заданном уровне после возобновления нормального сцепления колеса с рельсом Если же происходит юз колесной пары, то срабатывает реле разносного боксования и силовая схема на данном вагоне разбирается.

Одновременно в данной секции тормозные цилиндры наполнятся до давления 1,8... 2 кгс/см2, т.е. электродинамический тормоз замещается электропневматическим. Замещение произойдет и без сбора схемы, а также при ее разборе в процессе торможения.

В данной схеме не допускается наполнение воздухом тормозных цилиндров вагонов без контроля машиниста. Например, если он использовал положение 4Т, то на прицепных вагонах дотормаживания и замещения не будет, даже в случае полного отпуска ЭПТ. Поэтому к моменту остановки желательно наличие в тормозных цилиндрах прицепных вагонов давления воздуха около 1 кгс/см2

Если по какой-либо причине (внезапное снятие напряжения в контактной сети, срабатывание защиты на нескольких вагонах) тормозной эффект уменьшается или исчезает полностью, то следует применить экстренное торможение. Полное служебное торможение ЭПТ в один прием можно произвести кнопкой «Аварийный ЭПТ» или постановкой рукоятки КМ в положение 5Т. В этом случае для защиты колесных пар от юза возбуждение с двигателей сразу снимется и тормозной эффект от ЭДТ исчезнет. Перед остановкой необходимо произвести ступенчатый отпуск ЭПТ кнопкой «Отпуск» на пульте

Опытные машинисты при хороших условиях сцепления и большой загруженности состава могут применять режим наложения электродинамического торможения на ЭПТ Для этого краном машиниста необходимо наполнить ТЦ сжатым воздухом с давлением не более 0,8... 1 кгс/см2 и после постановки контроллера в одно из тормозных положений 1Т — ЗТ рукоятку крана машиниста перевести в поездное положение.


Далее при скорости не менее 50 км/ч выполняют полный отпуск ЭПТ кнопкой «Отпуск». Если применялось положение 4Т, то необходимо выполнить ступень отпуска не менее 1,2... 1,5 кгс/см2 для полного отпуска ЭПТ моторных вагонов, а затем, по мере надобности, вновь применить положение 4Т.

Отпуск необходим в связи с тем что схема не контролирует наличие давления в тормозных цилиндрах, и все ступени дотормаживания или замещения будут дополнительно накладываться на первоначальную ступень, увеличивая вероятность юза колесной пары.

При нерасчетливом торможении, когда поезд может остановиться ранее требуемого места, контроллер следует установить в положение 1Т. Это рекомендуется делать после перехода схемы на самовозбуждение при скорости около 40 км/ч для остановки вращения реостатного контроллера.

Поезд продолжит движение с минимальным замедлением. Уменьшение в этом случае уставки блока БРУ переключателем В400 обладает меньшей эффективностью, так как вал реостатного контроллера будет продолжать вращение. Для его остановки контроллер устанавливают в положение 2Т или ЗТ. Вал реостатного контроллера продолжит вращение и, дойдя до 11-й позиции, произойдет дотормаживание ЭПТ. Следует помнить, что при положении 1Т контроллера ни замещения, ни дотормаживания не будет.

Таким образом, наилучшая плавность остановки поезда обеспечивается при наличии во всех тормозных цилиндрах давления около 1 кгс/см2. Кроме того, иногда необходимо снизить скорость а не тормозить до полной остановки. Не рекомендуется также разбирать силовую схему в интервале скоростей 50... 45 км/ч, т е во время перехода на самовозбуждение, так как возможно появление оттяжек в поезде.

В любом случае, перед разбором силовой цепи желательно задержать рукоятку контроллера в положении 1Т на 1... 2 с для уменьшения якорного тока и сглаживания коммутационных процессов в силовой цепи. Правильное применение электродинамического тормоза обеспечивает безопасное и плавное ведение поезда по участку.

Инж. В.А. БАРАНОВ, аспирант ПГУПС, канд. техн. наук В.Н. БАРЩЕНКОВ, заместитель начальника Учебно-производственного центра № 3 Октябрьской дороги, Р.С. ДЕГТЯРЕВ, помощник машиниста электропоезда депо Санкт-Петербург-Финляндский, С.Н. ЛУКАШЕНКО преподаватель Учебно-производственного центра № 3

__________________
Телеграм-канал ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНИК

Если у вас возникли вопросы по работе сайте - пишите на почту admin@scbist.com

СЦБот

Эта тема была перенесена из раздела Журнал "Локомотив".

Перенес: Admin