Объяснить принцип торможения трамвая когда водитель отключив

Обновлено: 02.07.2024

В статье рассказано про общие принципы управления трамваем, а также про эволюцию систем управления трамваями.

Принцип управления трамваем

Основные отличия в управлении трамваями от других типов транспорта:

· Отсутствие рулевого управления – трамвай двигается по рельсам.

· Отсутствие управления трансмиссией – у трамвая нет сцепления и коробки передач. Передача от двигателя до колесных пар у трамвая всегда фиксирована.

По сравнению с другими транспортными средствами управлять трамваем не так сложно. У трамвая есть два типа управления:

· Управление тягой и торможением.

· Переключение хода вперед и назад.

Органы управления трамваем находятся в кабине водителя. На них можно воздействовать с помощью руки или ноги. В современных трамваях все больше видна тенденция к тому, что все органы управления трамваем сосредотачиваются на одной панели управления. Большинство органов управления трамваем представляет собой коммутационные электрические приборы, предназначенные для включения или отключения тока.

В составе электросхемы вагона присутствуют следующие элементы:

· Система управления тяговыми двигателями.

С помощью системы управления тяговыми двигателями можно регулировать силу тока подаваемую на тяговые электродвигатели.

Непосредственная система управления

Применялась на старых вагонах, в которых в кабине водителя находился специальный контроллер, представляющий собой особый рычаг, который можно было ставить в несколько фиксированных положений, подводя, таким образом, разную силу тока к тяговым электродвигателям. Остальная часть энергии выделялась в виде тепла.

Реостатно-контакторная система управления

Начала применяться с 60-х годов 20 века. В такой системе контроллер разделен на два блока, что позволило параллельно и последовательно включать тяговые двигатели. Это позволяет развивать трамваям разную скорость. При этом в систему управления были добавлены промежуточные реостатные позиции – они сделали разгон вагона плавне. Также в таких трамваях появилась возможность сцеплять сразу несколько вагонов и управлять двигателями во всех с одного поста машиниста.

Частотно-импульсные системы управления

В основе этих систем лежат силовые полупроводниковые элементы. В таких трамваях расположен частотно-импульсный преобразователь, который посылает на тяговый электродвигатель импульсный ток. Частота этих импульсов будет меняться в зависимости от программы подачи мощности на тяговые двигатели. Плюсами использования таких трамваев является плавность хода и значительная экономия электроэнергии.

Такой способ торможения имели самые первые трамвайные вагоны. Суть ее работы в том, что компрессор осуществлял подачу сжатого воздуха к тормозным колодками, которые под его давлением прижимались к колесам.

Начало активно применяться в трамваях в 60-х годах 20 века. Суть ее работы в том, что во время торможения тяговый электродвигатель отключается от контактной сети и сам начинает работать как электрогенератор. Ток выработанный им гасится на реостате закрепленном под днищем вагона, при этом выделяется много тепловой энергии. На низких скоростях это торможение не так эффективно и тогда применяются механические (колодочные) тормоза.

Принцип управления трамваем

Основные отличия в управлении трамваями от других типов транспорта:

· Отсутствие рулевого управления – трамвай двигается по рельсам.

· Управление тягой и торможением.

· Переключение хода вперед и назад.

В составе электросхемы вагона присутствуют следующие элементы:

· Система управления тяговыми двигателями.

Непосредственная система управления

Реостатно-контакторная система управления

Частотно-импульсные системы управления

Сокращения
ц/у – цепи управления ГРК – групповой реостатный контролер
в/в – высоковольтное Пр-ли - предохранители
н/в – низковольтное ПБ – педаль безопасности
м/к – мотор-компрессор ВТ – вентиль торможения
по СМЕ – по системе многих единиц к/з – короткое замыкание
вкл. – включить, выкл. - выключить

Какой способ торможения позволит сохранить маневренность на скользкой дороге? Заблокированные колеса не реагируют на поворот рулевого колеса, так как скользят по дороге. Поэтому сохранить маневренность на скользкой дороге Вам поможет торможение двигателем без блокировки колес.
При торможении двигателем на крутом спуске водитель должен выбирать передачу, исходя из условий: Более низкая передача на крутом спуске обеспечит Вам большую эффективность торможения двигателем, поэтому выбирать передачу следует исходя из условия: чем круче спуск, тем ниже передача.
Чем опасно длительное торможение с выключенным сцеплением (передачей) на крутом спуске? Опасность длительного торможения с выключенным сцеплением (передачей) на крутом спуске заключается в перегреве тормозных механизмов и уменьшении эффективности торможения.
При возникновении какой неисправности Вам запрещено дальнейшее движение даже до места ремонта или стоянки? При любой неисправности рабочей тормозной системы, в том числе течи жидкости из гидравлического привода тормозов, Вы должны прекратить дальнейшее движение
В случае, когда правые колеса автомобиля наезжают на неукрепленную и влажную обочину, рекомендуется: не меняя скорости, то есть не прибегая к торможению, плавным поворотом рулевого колеса вернуть автомобиль на проезжую часть. Торможение в данной ситуации может вызвать занос автомобиля. При съезде автомобиля правыми колесами на неукрепленную и влажную обочину возникает опасность заноса из-за разницы сцепления правых и левых колес с дорогой.
При какой неисправности тормозной системы Вам запрещается эксплуатация транспортного средства? если стояночная тормозная система не обеспечивает неподвижного состояния транспортного средства с полной нагрузкой на уклоне до 16% включительно
Как изменяется длина тормозного пути легкового автомобиля при движении с прицепом, не имеющим тормозной системы? Увеличивается.
После длительного движения на безопасной дистанции за грузовым автомобилем у Вас появилась возможность совершить обгон. Ваши действия? Начиная обгон после длительного движения на безопасной дистанции за грузовым автомобилем, необходимо сразу перестроиться на полосу встречного движения, после чего произвести сближение с обгоняемым транспортным средством. Такие действия дадут возможность водителю грузового автомобиля заметить Вас и своими действиями не мешать Вашему маневру, а у Вас появится хорошая обзорность, чтобы обеспечить контроль за изменением дорожной обстановки.

Скорость какого встречного транспортного средства воспринимается более высокой, чем в действительности? . Крупногабаритного транспортного средства (автопоезда, автобуса).

Какой стиль вождения обеспечит наименьший расход топлива? Плавное ускорение при плавном замедлении.

В каком случае расход топлива увеличивается? Существенное снижение давление в шинах приводит к увеличению сил трения.
Какие действия водителя приведут к уменьшению центробежной силы, возникающей на повороте? Уменьшение скорости движения.
В каком случае легковой автомобиль более устойчив против опрокидывания на повороте? Без груза и пассажиров.
При движении в условиях тумана расстояние до предметов представляется:. При движении в условиях тумана водитель должен учитывать, что расстояние до предметов представляется большим, чем в действительности..
При движении в условиях недостаточной видимости Вы можете использовать противотуманные фары: как самостоятельно, так и вместе с ближним или дальним светом фар.
Какие внешние световые приборы Вы должны использовать при движении в темное время суток на неосвещенных участках дорог? в зависимости от дорожных условий, скорости движения и наличия впереди встречных и попутных транспортных средств, ближний или дальний свет фар.
Какие внешние световые приборы Вы должны использовать при движении в темное время суток на освещенных дорогах населенного пункта? Только ближний свет фар.
При остановке и стоянке на неосвещенных участках дорог в темное время суток Вы должны: Включить габаритные огни.
При совершении административного правонарушения, влекущего задержание транспортного средства, оно задерживается: до устранения причины задержания

В каких случаях водители привлекаются к уголовной ответственности за нарушения Правил? Только при причинении смерти человеку или тяжкого либо средней тяжести вреда здоровью человека.

На какой максимальный срок водитель может быть лишен права управления транспортными средствами за нарушения Правил? Три года.

Срок лишения права управления транспортными средствами водителя, уклоняющегося от сдачи водительского удостоверения за совершение административного правонарушения, исчисляется с момента: изъятия удостоверения на право управления транспортными средствами.

НЕИСПРАВНОСТИ, С КОТОРЫМИ ЗАПРЕЩАЕТСЯ ВЫПУК ВАГОНОВ НА ЛИНИЮ:
1 часть. Тормоза. Неисправности т/системы.
1. Не действует один из видов тормозов:
- отсутствует электродинамическое торможение или не действует хотя бы один механический колодочный тормоз или соленоид;
- неисправна тяга или пружина подвешивания рельсового тормоза
- рычаг стояночного тормоза не удерживается запирающим устройством;
2. При наличии пневмосистемы неисправен манометр;
3. Нарушена герметичность пневмосистемы;
4. Неисправен тормозной кран машиниста.
2 часть. Внешние световые приборы.
1. Не работают в установленном режиме или загрязнены внешние световые приборы;
2. Стеклоочистители не работают в установленном режиме, не работают стеклоомыватели (если они предусмотрены конструкцией);
3.часть. Колёсные пары.
1. Толщина реборды менее 8мм, высота менее 11мм; Толщина бандажа менее 25мм;
2. Ослабление бандажа; Выбоины на поверхности катания бандажа, глубиной более 0,6мм - при рельсовых путях с деревянными шпалами и более 0,3мм – при рельсовых путях с железобетонными шпалами;
3. Расстояние между внутренними гранями бандажей не соответствует норме (N – 1524мм + 2мм; при колее 1000мм – 950мм);
4. Продольные или поперечные трещины на бандаже или колесном центре;
5. Отсутствует или ослабло крепление стопорного кольца;
6. Не затянута или не зафиксирована центральная гайка подрезиненого колеса;
7. Ослабление или сдвиг ступицы; Не затянуты или отсутствуют гайки болтов;
8. Отсутствуют или повреждены более 25% площади сечения гибкого эл. Шунта.
4 часть. Трамвайная тележка.
1. Не затянутые и незафиксированные гайки крепления продольных балок тележки.
2. Заедание в поворотном устройстве тележки.
5 часть. Сцепной прибор.
1. Наличие трещин в деталях
2. Отсутствие чеки или шплинта у стержня (в скобе)
3. Наличие изгиба или износ стержня менее 23мм
4. Не затянутые и незафиксированные болты и гайки крепления головки к стержню
5. Отклонение по высоте сцепных приборов при сцепке более 25мм
6. Отсутствует клеймо об испытании прибора.
6 часть. Карданная передача.
1. Наличие люфта фланца в месте посадки на вагон ТЭД или редуктора, выработка отверстий под болты крепления фланцев карданного вала более 5мм.
2. Радикальный зазор карданного шарнира и окружной люфт шлицевого соединения превышает норму.
7 часть, Редуктор.
1. Не затянутые и незафиксированные гайки и болты крепления реактивного устройства
2. Просачивание смазки с капле падением.
3. Наличие посторонних шумов в редукторе
8 часть. Пневмооборудование.
1. Неисправен манометр
2. Регулятор давления не поддерживает рабочее давление в системе в пределах норм
3. Утечка воздуха из системы вагона в течении 5минут снижает давление более чем 0,5кг/см
4. Предохранительный клапан не имеет пломбы.
9 часть. Крышевое оборудование.
1. Детали токоприёмника имеют трещины или изломы
1. Перекошен токоприёмник, нажатие контактной вставки не соответствует норме (4.5-7кг)
2. Не затянуты болты крепления контактной вставки, износ её превышает норму.
3. Заедание при подъёме или опускании токоприёмника
4. Износ верёвки более 25% от её сечения
5. Токоприемник не фиксируется в опущенном положении
6. Имеются разрывы или отсутствует на крыше изоляционная дорожка
7. Поврежден или отсутствует изолятор верёвки токоприёмника.
10 часть. Электрооборудование.
1. Работа сопровождается:
- сильным искрением под щётками

Городской и междугородний электротранспорт стали для современного человека привычными атрибутами его повседневной жизни. Мы давно уже не задумываемся о том, как этот транспорт получает питание. Все знают, что автомобили заправляют бензином, педали велосипедов крутят ногами велосипедисты. Но как же питаются электрические виды пассажирского транспорта: трамваи, троллейбусы, монорельсовые поезда, метро, электропоезда, электровозы? Откуда и как подается к ним движущая энергия? Давайте поговорим об этом.

В былые времена каждое новое трамвайное хозяйство было вынуждено иметь собственную электростанцию, поскольку электрические сети общего пользования еще не были в достаточной степени развиты. В 21 веке энергия для контактной сети трамваев подается от сетей общего назначения.

Питание осуществляется постоянным током относительно невысокого напряжения (550 В), которое было бы просто не выгодно передавать на значительные расстояния. По этой причине вблизи трамвайных линий размещены тяговые подстанции, на которых переменный ток из сети высокого напряжения преобразуется в постоянный ток (с напряжением 600 В) для контактной сети трамвая. В городах, где ходят и трамваи и троллейбусы, данные виды транспорта обычно имеют общее энергохозяйство.

На территории бывшего Советского Союза представлены две схемы электроснабжения контактных сетей для трамваев и троллейбусов: централизованная и децентрализованная. Централизованная появилась первой. В ней крупные тяговые подстанции, оснащенные несколькими преобразовательными агрегатами, обслуживали все прилегающие к ним линии, или линии, находящиеся на расстоянии до 2 километров от них. Подстанции данного типа располагаются сегодня в районах высокой плотности трамвайных (троллейбусных) маршрутов.

Децентрализованная система начала формироваться после 60-х годов, когда стали появляться вылетные линии трамваев, троллейбусов, метро, как то из центра города вдоль шоссе, в отдаленный район города и т. п.

Здесь на каждые 1-2 километра линии установлены тяговые подстанции малой мощности с одним или двумя преобразовательными агрегатами, способные питать максимум два участка линии, причем каждый участок на конце может подпитываться соседней подстанцией.

Так потери энергии оказываются меньше, ибо фидерные участки выходят короче. К тому же если на одной из подстанций случится авария, участок линии все равно останется под напряжением от соседней подстанции.

Контакт трамвая с линией постоянного тока осуществляется через токоприемник на крыше его вагона. Это может быть пантограф, полупантограф, штанга или дуга. Контактный провод трамвайной линии обычно подвешен проще, чем железнодорожный. Если используется штанга, то воздушные стрелки устроены подобно троллейбусным. Отвод тока обычно осуществляется через рельсы - в землю.

У троллейбуса контактная сеть разделена секционными изоляторами на изолированные друг от друга сегменты, каждый из которых присоединен к тяговой подстанции при помощи фидерных линий (воздушных или подземных). Это легко позволяет производить избирательное отключение отдельных секций для ремонта в случае их повреждения. Если неисправность случится с питающим кабелем, возможна установка перемычек на изоляторы, чтобы запитать пострадавшую секцию от соседней (но это нештатный режим, связанный с риском перегрузки фидера).

Тяговая подстанция понижает переменный ток высокого напряжения от 6 до 10 кВ и преобразует его в постоянный, с напряжением 600 вольт. Падение напряжения на любой точке сети, согласно нормативам, не должно быть более 15%.

Троллейбусная контактная сеть отличается от трамвайной. Здесь она двухпровдная, земля не используется для отвода тока, поэтому данная сеть устроена сложнее. Провода располагаются друг от друга на небольшом расстоянии, поэтому требуется особо тщательная защита от сближения и замыкания, а также изоляция на местах пересечений троллейбусных сетей между собой и с трамвайными сетями.

Поэтому на местах пересечений устанавливаются специальные средства, а также стрелки на местах ветвлений. Кроме того выдерживается определенное регулируемое натяжение, предохраняющее от захлестов проводов во время ветра. Вот почему для питания троллейбусов используются штанги - другие приспособления просто не позволят соблюсти все эти требования.

Штанги троллейбусов чувствительны к качеству контактной сети, ведь любой ее дефект может послужить причиной соскока штанги. Есть нормы, согласно которым угол излома в месте крепления штанги не должен быть более 4°, а при повороте на угол более 12° устанавливаются кривые держатели. Токосъемный башмак движется вдоль провода и не может поворачивать вместе с троллейбусом, поэтому здесь необходимы стрелки.

Колеса таких поездов изготовлены вовсе не из чугуна, а из литой резины. Колеса просто направляют монорельсовый поезд вдоль бетонной балки - рельсы, на которой находится колея и линии (контактный рельс) силового электропитания.

Некоторые монорельсовые поезда устроены таким образом, что как-бы насажены на колею сверху, подобно тому, как человек сидит верхом на лошади. Некоторые монорельсы подвешиваются к балке снизу, напоминая гигантский фонарь на столбе. Безусловно, монорельсовые дороги более компактны чем обычные железные дороги, но их строительство обходится дороже.

Некоторые монорельсы имеют не только колеса, но и дополнительную опору на основе магнитного поля. Московский монорельс, например, движется как раз на магнитной подушке, создаваемой электромагнитами. Электромагниты находятся в подвижном составе, а в полотне направляющей балки - стоят постоянные магниты.

В зависимости от направления тока в электромагнитах подвижной части, монорельсовый поезд движется вперед или назад по принципу отталкивания одноименных магнитных полюсов - так работает линейный электродвигатель.

Кроме резиновых колёс у монорельсового поезда есть ещё и контактный рельс, состоящий из трёх токоведущих элементов: плюс, минус и земля. Напряжение питания линейного двигателя монорельса - постоянное, равное 600 вольт.

Электропоезда метрополитена получают электричество от сети постоянного тока - как правило, от третьего (контактного) рельса, напряжение на котором составляет 750-900 Вольт. Постоянный ток получают на подстанциях из переменного тока с помощью выпрямителей.

Кроме силового тока, по путевым рельсам течет и слабый "сигнальный" ток, необходимый для работы блокировки и автоматического переключения светофоров. Также по рельсам передается информация в кабину машиниста о сигналах светофоров и разрешенной скорости движения поезда метро на данном участке.

Электровозом называют локомотив, движимый тяговым электродвигателем. Двигатель электровоза получает питание от тяговой подстанции через контактную сеть.

Электрическая часть электровоза в целом содержит не только тяговые двигатели, но и преобразователи напряжения, а также аппараты, подключающие к сети двигатели и прочее. Токоведущее оборудование электровоза находится на его крыше или капотах, и предназначено для соединения электрооборудования с контактной сетью.

Токосъем с контактной сети обеспечивают токоприемники на крыше, далее ток подается через шины и проходные изоляторы - к электрическим аппаратам. На крыше электровоза присутствуют и коммутирующие аппараты: воздушные выключатели, переключатели родов тока и разъединители для отключения от сети в случае неполадки токоприемника. Через шины ток подается на главный ввод, к преобразующим и регулирующим аппаратам, на тяговые двигатели и другие машины, далее - на колесные пары и через них - на рельсы, в землю.

Регулировка тягового усилия и скорости движения электровоза достигается изменением напряжения на якоре двигателя и варьированием коэффициента возбуждения на коллекторных двигателях, или подстройкой частоты и напряжения питающего тока на асинхронных двигателях.

Регулирование напряжения выполняется несколькими способами. Изначально на электровозе постоянного тока все его двигатели соединены последовательно, и напряжение на одном двигателе восьмиосного электровоза составляет 375 В, при напряжении в контактной сети 3 кВ.

Группы тяговых двигателей могут быть переключены с последовательного соединения - на последовательно-параллельное (2 группы по 4 двигателя, соединённых последовательно, тогда напряжение на каждый двигатель - 750 В), либо на параллельное (4 группы по 2 последовательно соединенных двигателя, тогда напряжение на один двигатель - 1500 В). А для получения промежуточных значений напряжений на двигателях, в цепь добавляются группы реостатов, что позволяет регулировать напряжение ступенями по 40-60 В, хотя это и приводит к потере части электроэнергии на реостатах в виде тепла.

Преобразователи электроэнергии внутри электровоза необходимы для изменения рода тока и понижения напряжения контактной сети до необходимых величин, соответствующих требованиям тяговых электродвигателей, вспомогательных машин и прочих цепей электровоза. Преобразование осуществляется прямо на борту.

На электровозах переменного тока для понижения входного высокого напряжения предусмотрен тяговый трансформатор, а также выпрямитель и сглаживающие реакторы для получения постоянного тока из переменного. Для питания вспомогательных машин могут устанавливаться статические преобразователи напряжения и тока. На электровозах с асинхронным приводом обоих родов тока применяются тяговые инверторы, которые преобразуют постоянный ток в переменный ток регулируемого напряжения и частоты, подаваемый на тяговые двигатели.

Электропоезд или электричка в классическом виде берет электричество с помощью токоприемников через контактный провод или контактный рельс. В отличие от электровоза, токоприемники электрички располагаются как на моторных вагонах, так и на прицепных.

Если ток подается на прицепные вагоны, то моторный вагон получает питание через специальные кабели. Токосъем обычно верхний, с контактного провода, осуществляется он токосъемниками в форме пантографов (похожих на трамвайные).

Обычно токосъем однофазный, но существует и трёхфазный, когда электропоезд использует токоприёмники специальной конструкции для раздельного контакта с несколькими проводами или контактными рельсами (если речь идет о метро).

Электрооборудование электрички зависит от рода тока (бывают электропоезда постоянного тока, переменного тока или двухсистемные), типа тяговых двигателей (коллекторные или асинхронные), наличия или отсутствия электрического торможения.

В основном электрическое оборудование электропоездов схоже с электрооборудованием электровозов. Однако на большинстве моделей электропоездов оно размещено под кузовом и на крышах вагонов для увеличения пассажирского пространства внутри. Принципы управления двигателями электропоездов примерно те же, что и на электровозах.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ТРАМВАЕ.

Трамвай относится к общественному электро-транспорту, который предназначен для перевозки пассажиров и соединения в единое целое всех районов города. Трамвай приводится в движения четырьмя мощными электро-двигателями, получающими питание от контактной сети и отдающим назад в рельс и движущимся по рельсовому полотну.

В городе используются трамваи марки КТМ Усть – Катавского вагонно-строительного завода. Общие сведения о подвижном составе:

Высокая скорость движения, которая обеспечивается четырьмя мощными электро-двигателями, позволяющими развивать максимальную скорость вагона до 65 км/ч.

Большая вместимость, обеспечивается за счёт уменьшения количества сидящих мест и увеличения накопительных площадок, а так же за счёт соединения вагонов состав, а на новых трамвайных вагонах за счёт сочленения вагонов путём увеличения их длины и ширины. Благодаря этому их вместимость колеблется от 120 до 200 человек.

Безопасность движения, обеспечивается за счёт быстро действующих тормозов:

Электро-динамический тормоз . Торможения за счёт двигателя, используется для гашения скорости.

Аварийный электро-динамический тормоз . Используют для гашения скорости если пропало напряжение в контактной сети.

Барабанно-колодочный тормоз . Используется для остановки вагона и как стояночный тормоз.

Рельсовый тормоз . Используется для экстренной остановки в аварийной ситуации.

Комфортабельность обеспечивается за счёт подрессоривание кузова, установки мягких сидений, отопления и освещения.

Всё оборудование делится на механическое и электрическое. По назначению бывают пассажирские, грузовые и специальные.

Специальные вагоны делятся на снегоочистительные, рельсошлифовальные и вагоны-лаборатории.

Основной недостаток трамвая это малая манёвренность, если один встал то другие трамваи за ним то же остановились.

РЕЖИМЫ ДВИЖЕНИЯ ТРАМВАЯ.

Трамвай движется в трёх режимах: тяги, выбега и торможения.

На трамвае действует сила тяги, она создаётся четырьмя тяговыми электро-двигателями и направлена в сторону движения трамвая. Силы сопротивления мешают движению, это может быть встречный ветер, профиль рельса или техническое состояние трамвая. Если трамвай неисправен силы сопротивления увеличиваются. Вес вагона направлен вниз тем самым обеспечивая сцепление колеса с рельсом. Нормальное движение трамвая будет при соблюдении условия когда сила тяги меньше силы сцепления (F тяги F сцепления), при этом колесо начинает вращаться на месте, то есть начинает буксовать. При буксовании происходит поджог контактного провода, выход из строя электрооборудования трамвая, появляются выбоины на рельсах. Чтобы буксования не было, при плохой погоде водитель должен плавно переводить рукоятку по ходовым позициям трамвая.

Режим выбега.

В режиме выбега двигатели отключаются от контактной сети и трамвай движется по инерции. Этот режим используется для экономии электроэнергии и для проверки технического состояния трамвая.

Режим торможения.

В режиме торможения включаются тормоза и появляется тормозная сила направленная в противоположную сторону движения трамвая. Нормальное торможение будет при условии, когда сила торможения меньше силы сцепления (F торможения

Реостатно-контакторная система управления (сокр. РКСУ) — комплекс электромеханического оборудования, предназначенного для регулирования тока в обмотках тяговых электродвигателей (ТЭД) подвижного состава метрополитена, трамвая, троллейбуса и железных дорог.

Содержание

Принцип действия

Существуют три метода управления коллекторным электродвигателем — изменение напряжения на якоре, изменение сопротивления цепи якоря, изменение потока возбуждения. Обычно на подвижном составе используются два, иногда три способа.

Имея несколько двигателей, можно регулировать напряжение на них, изменяя схему соединения. Если при напряжении в контактной сети 1 киловольт соединить два двигателя последовательно, то на каждый придётся по 500 вольт, если же параллельно, то напряжение удвоится и составит 1 кВ, следовательно, удвоится и скорость транспортного средства. Такой метод экономичен (не используется никаких дополнительных аппаратов, кроме выполняющих переключение контакторов) и поэтому применяется в основном на электровозах, где установлено много мощных двигателей. Например, на электровозе ЧС7, предназначенном для работы на линиях, электрифицированных по системе с напряжением 3 кВ, установлено 8 тяговых двигателей на номинальное напряжение 1,5 кВ каждый. Возможны три схемы их соединения:

В странах СНГ на трамваях переключение двигателей в настоящее время не применяется, два варианта соединения двигателей применены на вагонах метрополитена Е и 81-717/714 — имеются две группы по два последовательно соединённых двигателя в каждой, в позиции ПС переключателя положений группы соединяются последовательно (номинальное напряжение на токоприёмнике 750 В, на группе 375 В, на двигателе 187,5 В), в позиции ПП параллельно (750 В на группу, 375 В на двигатель). На электровозе ВЛ10К Челябинского завода (ЧЭРЗ), работающем в три секции, а также на ВЛ15 возможны четыре соединения:

сериесное маневровое на ВЛ15, оно же сериесное на ВЛ10К — 12 двигателей в цепи (3000 / 12 = 250 В/двигатель);
сериесное на ВЛ15, СП на ВЛ10К — 6 двигателей в цепи (3000 / 6 = 500 В/дв);
СП на ВЛ15, П1 (параллельное первое) на ВЛ10К — 4 двигателя в цепи (3000 / 4 = 750 В/дв;
параллельное на ВЛ15, П2 на ВЛ10К — 2 двигателя (одна пара) в цепи (3000 / 2 = 1500 В/дв).

Второй метод регулирования — изменение сопротивления якорной цепи — осуществляется вводом в цепь якоря балластных сопротивлений, объединённых в пусковой или, в случае, если на транспортном средстве имеется динамическое торможение, пуско-тормозной реостат. Реостат может быть выполнен как отдельными резисторами, которые переключаются с помощью контакторов, так и единым аппаратом. Такой аппарат установлен на трамвае CKD Tatra T3, состоит из 99-ти расположенных по кругу медных контактов (пальцев) с припаянными к ним М-образными резисторами и скользящего по контактам медного ролика, приводимого в движение электродвигателем.

Ввиду того, что при реостатном пуске энергия рассеивается на реостате согласно формуле , где I — ток двигателя, R — сопротивление реостата, P — рассеиваемая мощность, этот вид пуска считается неэкономичным. Кроме того, нагрев резисторов может привести к их перегоранию. Поэтому длительная езда транспортного средства на реостатных позициях реостатного контроллера не допускается, а часто предусмотрен ещё и активный обдув сопротивлений — например, специальным вентилятором обдуваются ускоритель трамвая Tatra T3, реостаты электровозов ЧС7 и ВЛ82, а на троллейбусах ЗиУ-9 и БТЗ-5276-04 охладивший реостаты воздух в зимнее время направляется заслонкой в салон для отопления, в летнее выбрасывается за борт.

Третий метод регулирования — ослабление потока возбуждения двигателя. Частота вращения двигателя постоянного тока равна ω = (U — IR)/CΦ, поэтому при уменьшении Ф частота растёт. Так как на электротранспорте возбуждение двигателей чаще всего всего последовательное, то для ослабления потока параллельно обмотке возбуждения подключаются резисторы или иные шунтирующие устройства — часть тока проходит по ним в обход обмотки возбуждения, Ф снижается, противоЭДС якоря падает, якорный ток и частота вращения растут. Из-за ухудшения коммутации (повышения искрения) на коллекторе при работе на ослабленном возбуждении, особенно на переходных режимах, этот способ регулирования используется только тогда, когда диапазон других методов регулирования уже закончился — реостат выведен, а для перехода на следующее соединение слишком мала скорость либо соединение последнее. Процент тока, проходящего по обмотке возбуждения, называется коэффициентом возбуждения: если 36% тока проходит по обмотке, а 64% по шунтам, то это называется ослаблением возбуждения до 36%.

На электровагонах метрополитена типа Е, электропоездах ЭР2, электровозах ослабление возбуждения (ОВ; старый термин — ослабление поля, ОП) используется на всех соединениях. На электровагонах 81-717/714 ослабление используется лишь на параллельном соединении, аналогично на электропоездах переменного тока ЭР9 — только на согласном включении обмоток трансформатора. В свою очередь, на электровозах ВЛ10 и некоторых других на параллельном соединении, когда коммутация и так неудовлетворительная из-за предельного напряжения на коллекторах (1,5 кВ и выше), из-за упомянутого ухудшения коммутации разрешено использование лишь двух ступеней ОВ из четырёх. На трамвайных вагонах, например, Tatra T3, КТМ-5 и 71-608, электропоездах ЭР2Т, ЭД4, на которых соединение ТЭД постоянное последовательное, и имеющих лишь один тяговый двигатель троллейбусах ослабление возбуждения вообще является единственным методом экономичного регулирования скорости. На электровозах, имеющих независимое или смешанное возбуждение ТЭД (например, 2ЭС6), используется также режим усиленного возбуждения (когда ток возбуждения больше тока якоря) на котором за счёт повышенного Ф двигатель не имеет склонности к разгону — этим почти исключается боксование.

Варианты исполнения

РКСУ имеет несколько подвидов, которые имеют между собой ряд принципиальных или конструктивных отличий. Переключения могут выполняться как силовым групповым контроллером (ГрК), конструкция которого (развёртка кулачкового вала) жёстко задаёт программу коммутации силовой цепи, так и отдельными (индивидуальными) контакторами, имеющими раздельные приводы. На электропоездах и городском электротранспорте обычно применяются ГрК, хотя бывают и исключения — например, на трамвае Tatra T3 ослабление возбуждения включается индивидуальными контакторами. На электровозах встречаются различные схемы — с одним групповым контроллером (ЧС1 и ЧС3), с двумя контроллерами (одним для перегруппировок и вывода реостата, другим для включения ослабления возбуждения, ЧС2), контроллером для перегруппировок и контакторами для коммутации реостата и сопротивлений ОВ (ЧС2 Т , ВЛ10, (ВЛ82 М и другие), только с контакторами (ЧС7).

Также различают автоматическую или неавтоматическую РКСУ. В неавтоматическом случае моменты коммутации контакторами силовой цепи ТЭД определяются водителем подвижного состава, например, на электровозах или троллейбусе МТБ-82. Автоматическая РКСУ в своей конструкции имеет реле ускорения или иной похожий аппарат, который самостоятельно управляет процессом коммутации, управляя вращением вала главного контроллера, а водитель только определяет, что требуется от транспортного средства — разгон, торможение или движение с постоянной скоростью. Таким образом, в случае автоматической РКСУ он непосредственно воздействует на схему управления серводвигателем и не имеет прямого доступа к управлению высоковольтным коммутационным процессом. Большинство типов отечественного подвижного состава электротранспорта выпускается именно с автоматической РКСУ. В их число входят трамвайные вагоны типов 71-605, 71-608К и 71-608КМ, 71-619К, троллейбусы ЗиУ-682 и БТЗ-5276-04, электропоезда.

Преимущества и недостатки

Преимуществами РКСУ перед прочими видами систем управлениями является сравнительная простота устройства и ремонта, а перед непосредственной системой управления (НСУ) — ещё и большая электро- и пожаробезопасность. Электробезопасность повышена вследствие вынесения высоковольтной части за пределы обитаемых помещений транспортных средств, пожаробезопасность — из-за независимости коммутационной последовательности от действий водителя, исключающей перегрев и возгорание пускотормозных реостатов и ТЭД вследствие ошибок водителя. Также к преимуществам относится высокая, по сравнению с НСУ, легкость управления контроллером водителя. Недостатками РКСУ является высокая материалоёмкость, в некоторых случаях сложность электромеханических узлов и нерациональный расход электроэнергии, значительная часть которой уходит на нагрев пускотормозных реостатов без совершения полезной работы.

Пример работы РКСУ

В качестве примера показана работа реостатно-контакторной системы управления тяговыми двигателями трамвайного вагона 71-605. Аналогичная схема применена на вагонах 71-608К, ЛМ-68М, ЛВС-86. Вагон имеет 4 тяговых двигателя, включенных в две группы по 2 двигателя последовательно в каждой. Двигатели имеют основные сериесные (последовательные) обмотки возбуждения и дополнительные независимые обмотки подмагничивания.

В состав РКСУ входят:

Линейный контактор ЛК1, обеспечивающий подключение тяговых двигателей (ТЭД) к контактной сети (КС);
Контактор Ш — обеспечивающий подключение к контактной сети независимых обмоток ТЭД к КС;
Резистор РШ, ограничивающий ток через независимые обмотки (НО) ТЭД;
Контакторы Ш1 и Ш2, ответвляющие часть тока или всего тока, питающего НО в обход РШ для регулирования возбуждения при торможении;
Пусковые реостаты, вводимые в цепь питания ТЭД при пуске;
Контактор Р, включающий питание ТЭД в обход пусковых реостатов;
Групповой реостатный контроллер, включающий в себя контакторы РК1 — РК22, обеспечивающий вывод пусковых и тормозных реостатов и ввод реостатов ослабления возбуждения ТЭД;
Тормозные реостаты;
Реостаты ослабления возбуждения Rосл;
Реле ускорения и торможения РУТ;
Реле минимального тока РМТ;
Контакты реле торможения от батареи ТБ;
Линейный контактор ЛК3.

Пуск на маневровой позиции

При постановке контроллера водителя на маневровую позицию включается линейный контактор ЛК1 и контактор Ш. Вал реостатного контроллера установлен на первую позицию и не вращается. При этом замкнуты контакты РК6. Ток в цепь питания ТЭД поступает через все пусковые реостаты, включенные последовательно. На маневровой позиции производится движение вагона с минимальной скоростью при маневрировании в депо и проезде стрелок. Длительное движение на этой позиции не допускается, так как может привести к перегреву пусковых реостатов. 400px

Пуск на ходовых позициях Х1 и Х2

Основными рабочими ходовыми позициями контроллера водителя являются Х1 и Х2. Собирается та же цепь, что на маневровой позиции. Начинает работать реостатный контроллер. Вращаясь от 1-й позиции, вал реостатного контроллера размыкает и замыкает контакты РК1-РК8 обеспечивая вывод (снижение полного сопротивления) пусковых реостатов. При этом происходит разгон вагона и ток через обмотки ТЭД начинает падать. За счет вывода реостатов удается поддерживать ток, и соответственно интенсивность разгона, на требуемом уровне. Ток через ТЭД контролируется реле ускорения и торможения (РУТ). Если в процессе разгона ток через ТЭД превышает 100А на позиции Х1 и 140А на позиции Х2 реле срабатывает и разрывает цепь питания серводвигателя реостатного контроллера. Вал реостатного контроллера останавливается в одной из промежуточных позиций. Вагон продолжает разгоняться с неизменным сопротивлением реостатов в цепи ТЭД. Как только в процессе разгона ток падает ниже тока уставки РУТ вал реостатного контроллера вновь начинает вращаться. Таким образом обеспечивается автоматическое регулирование тока в цепи ТЭД.

При достижении валом реостатного контроллера 13-й позиции срабатывает контактор Р и ТЭД подключаются к КС напрямую, минуя реостаты. Происходит выход на автоматическую характеристику. Вал реостатного контроллера поворачивается до 14-й позиции и останавливается. При этом, если рукоятка контроллера водителя установлена в положение Х2, размыкается контактор Ш и независимые обмотки ТЭД отключаются, что обеспечивает меньший уровень возбуждения, и большую скорость вагона по сравнению с позицией Х1.

Пуск на ходовой позиции Х3

Процесс пуска до 14-й позции реостатного контроллера аналогичен работе на позициях Х1 и Х2, с той лишь разницей, что на позиции контроллера водителя Х3 разгон происходит при токе 180А. При достижении 14-й позиции вал реостатного контроллера не останавливается, а продолжает движение (под контролем РУТ) до 17-й позции. На позициях с 15-й по 17-ю ток, протекающий через сериесные обмотки возбуждения уменьшается, за счет его ответвления в реостаты ослабления возбуждения Rосл. При этом достигается еще большая скорость по сравнению с позицией Х2.

Выбег вагона

При постановке ручки контроллера водителя в положение 0 в процессе движения вагона, размыкаются контакторы ЛК1 и Ш — ТЭД отключаются от контактной сети. Происходит движение вагона по инерции. В это время вал реостатного контроллера возвращается на первую позицию. Причем вращение происходит в том же направлении, что и при пуске. После возвращения вала реостатного контроллера на первую позицию система готова к повторному пуску или служебному торможению.

Электродинамическое торможение на позициях Т1, Т2, Т3

Позиции Т1, Т2, Т3 контроллера водителя предназначены для регулирования скорости вагона при движении под уклон и служебного снижения скорости до 15 км/ч.

Линейный контактор ЛК1 (если он был включен), размыкается, а тормозные контакторы Т1 и Т2 — замыкаются. Контактор Ш также замыкается. При этом ТЭД начинают работать в режиме генераторов, нагруженных на тормозные реостаты, гася скорость вагона. Возбуждение ТЭД осуществляется от независимых обмоток. Ток через эти обмотки регулируется сопротивлением РШ, которое на позиции Т1 введено полностью, что обеспечивает минимальный ток возбуждения и минимальное замедление. На позиции Т2 часть этого сопротивления замакается контактором Ш1, а на позиции Т3 — все сопротивление замыкается контактором Ш2. Таким образом регулируется замедление вагона. Ток возбужения через часть тормозного реостата проходит и по сериесным обмоткам ТЭД.

Поскольку при торможении ток возбуждения проходит через тормозной реостат вместе с током торможения, ток возбуждения оказывается связан (компаундирован) с током торможения. При малом значении тока торможения падение напряжение на тормозном реостате минимальное — ток возбуждения растет. При увеличении тока торможения падение напряжения на тормозном реостате увеличивается, а поскольку он включен в цепь возбуждения последовательно с обмотками, напряжение, приложенное к последним, падает. Следовательно ток возбуждения также падает, снижая интенсивность торможения. Таким образом обеспечивается автоматическая стабилизация тормозного усилия.

Электродинамическое торможение на позиции Т4

При скорости 4-5 км/ч эффективность электродинамического торможения падает. При этом снижается ток в обмотках ТЭД, и реле минимального тока РМТ включает цепи приводов механических тормозов. Вагон останавливается. Контактор Ш отключается, и ТЭД оказываются полностью обесточенными.

Экстренное торможение на позиции ТР

На позиции контроллера водителя ТР или при отпускании педали безопасности происходит экстренное торможение вагона. Собирается та же цепь, что и на позиции Т4. Однако уставка реле ускорения и торможения увеличивается до 180А, так как для предотвращения проскальзывания при экстренном торможении включаются песочницы, подающие под колеса вагона песок из бункеров. Одновременно включаются рельсовые тормоза. Если реостатный контроллер не успел вернуться на первую позицию, то замыкаются контакторы экстренного торможения КЭ1 и КЭ2, полностью выводящие тормозные реостаты для обеспечения максимальной эффективности торможения.

Электродинамическое торможение с возбуждением от батареи

Если в процессе торможения вагона пропадает напряжение в контактной сети или срабатывает защита, происходит автоматическое переключение сериесных обмоток возбуждения на питание от батареи. При этом замыкаются контакты реле ТБ и размыкается линейный контактор ЛК2. В остальном процесс аналогичен штатным режимам торможения.

Читайте также: