чем можно регулировать скорость движения электровозов вл11 2эс6 эп2к

ПУСК ЭЛЕКТРОВОЗА И РЕГУЛИРОВАНИЕ СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ.

Если подключить 8 тяговых электродвигателей к контактной сети, то величина тока протекающего по его обмоткам будет равна: Uкс: (8 х Rтэд) = 3000В : (8 х 0,09 ом) » 4166 А. Для ограничения этого тока в цепь тяговых электродвигателей вводят пусковой резистор величиной сопротивления 14,28 Ом (на электровоза ВЛ11 с № 490). Этот резистор ограничивает величину пускового тока до величины 200 А. При такой величине сопротивления пускового резистора:

· падение напряжения на пусковом резисторе: 200А х 14, 28 Ом = 2856 В.

· падение напряжения на 8 тяговых двигателей: 3000В – 2856В = 144 В.

· напряжение на одном двигателе: 144 В : 8 = 18 В

Для того, чтобы разогнать электровоз до требуемой скорости, необходимо увеличить напряжение на тяговых двигателях или применить какие-то другие способы регулирования скорости. Эти способы вытекают из следующей формулы:

где U_к – напряжение на коллекторах электродвигателей; С – постоянный коэфицент э.д.с.;

R_п – величина сопротивления пускового резистора; Ф – магнитный поток электродвигателей;

R_д– величина сопротивления обмоток тягового электродвигателя.

1 способ:при пуске электровоза постепеннымуменьшением величины сопротивления пускового резистора, вводимого в цепь тяговых электродвигателей для ограничения их пускового тока.

Уменьшение величины сопротивления пускового резистора осуществляется перемещением главной рукоятки контроллера машиниста с первой позиции, по реостатным позициям, до ходовой позиции. На каждой из реостатных позиций величина сопротивления резистора уменьшается путем закорачивания секций пускового резистора или соединением их в параллельные ветви реостатными контакторами. Уменьшение сопротивления пускового резистора сопровождается одновременно плавным увеличением напряжения на тяговых электродвигателях до напряжения ходовых позиций, выбранных для пуска (С или СП соединение тяговых двигателей на электровозе ВЛ11), на которых пусковой резистор полностью выведен (его сопротивлению равно нулю).

2 способ:увеличением напряжения на коллекторах тяговых электродвигателей.

Повышение напряжения на тяговых электродвигателях выполняется путем изменения соединения тяговых электродвигателей: С, СП или П соединение. При изменении соединения, во избежание броска тока, в цепь тяговых двигателей вновь вводиться пусковой резистор. Величина сопротивления резистора вновь постепенно уменьшается на реостатных позициях и резистор полностью выводится на ходовых позициях этих соединений. Напряжение на тяговых электродвигателях для электровоза 2ВЛ11 на С соединении равно 3000 В : 8 = 350 В, на СП соединении – 3000В : 4 = 750 В и на П соединении – 3000В : 2 = 1500 В.

3 способ:ослабление возбуждения тяговых электродвигателей.

Ослабление возбуждения тяговых электродвигателей выполняется путем перевода тормозной рукоятки контроллера машиниста на позиции ОП1, ОП2,ОП3 или ОП4.

При этом параллельно двум обмоткам возбуждения спаренных тяговых двигателей подключается резистор ослабления возбуждения, имеющий четыре секции. Ток, пройдя по их обмоткам якорей, протекает по обмоткам возбуждения и параллельно через соответствующую секцию резистора. Степень ослабления возбуждения на позиции ОП1 =75%, на ОП2 = 55%, на ОП3 = 43% и на ОП4 = 36%, т.е. на каждой из позиций ОП по обмоткам возбуждения протекает ток, равный части тока якоря в процентном отношении указанном выше. Остальная же часть тока якоря протекает по резистору ослабления возбуждения.

Источник

Способы регулирования мощности локомотива и скорости движения поезда. Автоматизация процессов управления

Условия ведения поезда. Перед локомотивной бригадой каждую поездку стоит задача провести поезд по участку, обеспечив соблюдение нормативов, установленных графиком движения поездов, и безопасность движения. Решить эту задачу было бы относительно просто при одинаковых массе и длине поездов, движущихся по прямой железнодорожной линии, которая расположена на площадке, т. е. в условиях, когда движение не осложняется наличием кривых, подъемов и спусков. Можно было бы выработать единый и достаточно простой режим ведения поезда, состоящий из трогания поезда с места, разгона с выходом на автоматическую характеристику, отключения тяговых двигателей перед остановкой и торможения. В этом случае соответственно упростилось бы и регулирование мощности локомотива.

Фактически же регулирование сил, действующих на поезд, представляет собой весьма сложную задачу. Во-первых, с учетом разнообразных сочетаний элементов профиля и плана пути при движении поезда приходится иметь дело с непрерывно изменяющимися силами сопротивления движению; во-вторых, значительно разнятся допускаемые скорости на перегонах и станциях, главных и боковых путях, отдельных искусственных сооружениях, кривых различного радиуса; в-третьих, различна длина и масса поездов, их обеспеченность тормозами.

К этому надо добавить ограничения скорости, вносимые постоянными и временными предупреждениями, а также особенностями конструкции подвижного состава.

Кроме того, сезонные метеорологические условия сказываются на силе сопротивления движению, реализуемой локомотивом мощности, силе сцепления, и следовательно, влияют на силы тяги и торможения.

В отличие от того, как это принято в тяговых расчетах, при ведении реального поезда масса его не сосредоточена в одной точке и, следовательно, поезд, имеющий определенную длину, может располагаться на различных элементах профиля. Скорость движения поезда не меняется мгновенно при переходе с одного элемента профиля на другой.

Технические характеристики подвижного состава также могут существенно отличаться от принятых в тяговых расчетах, а это сказывается на силах, действующих на поезд в тяговом и тормозном режимах.

Параметры, определяющие условия движения поезда, изменяются в результате действия многих факторов. Некоторые из них взаимосвязаны, отдельные являются независимыми, но их влияние может вызвать изменение в широких пределах параметров, определяющих характер движения поезда.

Все это значительно усложняет регулирование мощности локомотива и выбор рационального режима ведения поезда, требует от машинистов специфических профессиональных навыков, определяемых теоретической подготовкой и определенным практическим опытом.

Разнообразие эксплуатационных условий, под которыми обычно понимают вес и длину поезда, его сопротивление движению, порядок пропуска поезда по перегонам, погодные условия, установленные предупреждениями ограничения скорости движения и др., ставит перед машинистом в каждой поездке задачу выбора и реализации рационального режима ведения поезда, соответствующего именно данным условиям. Разрабатываемые в локомотивных депо карты режимов ведения поездов технически обоснованы для некоторых усредненных эксплуатационных условий и поэтому рассматриваются локомотивными бригадами лишь как ориентир. Хорошо подготовленные локомотивные бригады, понимающие механику и энергетику тяги поездов, творчески корректируют рекомендации, приведенные в режимных картах, и реализуют в зависимости от конкретных условий движения рациональные режимы ведения поезда и управления локомотивом.

При ведении поезда по перегону машинисту приходится непрерывно регулировать мощность локомотива, изменять силу тяги й скорость движения в соответствии с фактическим сопротивлением движению и эффективностью тормозов, обеспечивая необходимое ускорение и замедление поездов различной массы. В зависимости от конкретных условий машинист меняет положение рукоятки контроллера до 60 раз в 1 ч при том, что некоторые процессы регулирования осуществляются автоматически. Например, регулятор частоты вращения вала дизеля тепловоза автоматически увеличивает подачу топлива и мощность, если возрастает нагрузка, хотя рукоятка контроллера остается в прежнем положении.

Регулирование скорости не исчерпывается тяговым режимом; не менее сложным является правильное регулирование тормозной силы при остановочных и регулировочных торможениях. Для того чтобы это осуществить, используют как пневматические, так и электрические тормоза.

Регулирование скорости в режиме тяги зависит от того, какими возможностями для этого обладает современный тяговый подвижной состав, оснащенный, главным образом, тяговыми двигателями последовательного возбуждения. Как известно, частота вращения якоря двигателя, а следовательно, скорость движения тягового подвижного состава зависят от приложенного напряжения, падения напряжения в цепи тягового двигателя, магнитного потока и конструктивных особенностей двигателя.

Для тягового двигателя локомотива увеличить частоту вращения можно, повысив приложенное к нему напряжение или уменьшив магнитный поток (ослабление возбуждения). Последнее (от двух до шести ступеней ослабления) применяется на тяговом подвижном составе всех серий.

Более целесообразно осуществлять импульсное регулирование напряжения с помощью тиристоров, преобразуя постоянное напряжение в прерывистое.

Изменяя соотношение, между продолжительностью подачи напряжения и его отсутствия, регулируют среднее значение напряжения, приложенного к двигателю, и тем самым изменяют скорость движения поезда.

Регулировать приложенное напряжение можно также, изменяя коэффициент трансформации путем переключения обмоток тягового трансформатора.

Рассмотрим, как изменяется скорость движения при наборе позиций рукояткой контроллера машиниста или при постановке ее в положение ’’Автоматический пуск” на тяговом подвижном составе различных типов.

Частота вращения якоря двигателя постоянного тока, как известно, пропорциональна приложенному напряжению и обратно пропорциональна магнитному потоку, создаваемому полюсами; следовательно, регулирование скорости движения локомотива сводится к изменению приложенного к тяговым двигателям напряжения и создаваемого магнитного потока.

Рассмотрим, как осуществляется регулирование скорости этими способами.

Этот способ регулирования напряжения на тяговых двигателях применялся ранее на тепловозах некоторых серий.

Включение резисторов в цепь тяговых двигателей позволяет осуществить более плавное регулирование напряжения, чем перегруппировка тяговых двигателей. Однако недостатки, связанные с потерями электрической энергии, нагревом резисторов и снижением КПД, приводят к тому, что резисторы используют лишь для пуска двигателей и разгона поезда. Кроме того, локомотивная бригада должна следить за тем, чтобы не произошло недопустимого нагрева пусковых резисторов.

Изменение магнитного потока, создаваемого главными полюсами тягового двигателя, также используют для регулирования частоты вращения якоря, а следовательно, и скорости движения. Этот способ регулирования не связан со значительными потерями энергии и поэтому широко применяется на ЭПС не только постоянного, но и переменного тока, а также на тепловозах. Магнитный поток можно регулировать, изменяя ток в обмотке возбуждения;либо число витков обмотки, участвующих в создании магнитного потока. Последнее приводит к усложнению конструкции тягового двигателя, так как необходимо иметь дополнительные отводы обмотки возбуждения, особенно при использовании нескольких ступеней ослабления возбуждения.

Поэтому большее распространение получил способ регулирования магнитного потока путем подключения параллельно обмотке возбуждения тягового двигателя резистора, т.е. путем шунтирования обмотки возбуждения.

Импульсное регулирование напряжения, подводимого к тяговым двигателям, является одним из способов регулирования скорости. Для этой цели используют тиристорные установки, преобразующие постоянное напряжение в импульсное прерывистое. Изменяя соотношение между временем подачи и снятия напряжения, регулируют среднее значение приложенного к тяговым двигателям напряжения, а следовательно, скорость движения электроподвижного состава.

Электроподвижной состав переменного тока. На этом ЭПС регулирование скорости осуществляют изменением приложенного к тяговым двигателям напряжения, а также возбуждения двигателей. Напряжение на вторичной стороне трансформатора регулируют ступенями, изменяя коэффициент трансформации путем переключения секций обмоток.

Возможно плавное регулирование напряжения, приложенного к тяговым двигателям. Для этого в выпрямительной установке вместо диодов используют тиристоры. Однако при плавном регулировании уменьшается коэффициент мощности выпрямительной установки, повышается пульсация выпрямленного тока и усиливается влияние контактной сети на линии связи. Поэтому плавное регулирование-применяется не во всем диапазоне изменения напряжения, а лишь в пределах ступеней напряжения которые соответствуют значениям коэффициента трансформации.

Возможно также регулировать напряжение на первичной стороне трансформатора.

Тепловозы. Кроме применяемых на ЭПС и используемых на тепловозах способов регулирования скорости путем изменения напряжения, приложенного к тяговым двигателям, и их возбуждения, используется также дополнительно возможность плавного изменения напряжения путем регулирования работы дизель-генераторной установки. Мощность дизеля можно менять с помощью рукоятки контроллера машиниста, каждому положению которой соответствует определенная частота вращения коленчатого вала дизеля. Переводя рукоятку контроллера с одной позиции на другую, машинист изменяет степень затяжки пружины центробежного регулятора, вследствие чего изменяется подача топлива в цилиндры дизеля. Это приводит к изменению частоты вращения коленчатого вала дизеля, а значит, и якоря главного генератора. В результате изменяется напряжение главного генератора и напряжение, приложенное к тяговым двигателям, а следовательно, и скорость движения тепловоза.

Меняя подачу топлива, машинист непосредственно воздействует только на частоту вращения коленчатого вала дизеля; регулирование же электрической передачи, включая главный генератор, возбудитель и тяговые двигатели, осуществляется автоматически. При больших скоростях и соответственно малых токах наступает ограничение по возбуждению главного генератора и его мощности. Сохранение постоянства используемой мощности дизеля и увеличение тока главного генератора достигаются перегруппировкой тяговых двигателей тепловоза либо ослаблением их возбуждения. Указанные операции осу ществляются автоматически под контролем реле переходов при достижении определенных скоростей, так же как обратный переход при увеличении силы тяги и падении скорости.

Назначение рукояток контроллера. Рассмотрим основные операции по управлению локомотивом в тяговом и тормозном режимах применительно к электровозу ВЛ801, которые производят рукоятками контроллера машиниста. Так, с помощью контроллера машиниста в тяговом режиме осуществляется изменение направления движения электровоза, ручной и автоматический набор, а также сброс позиций, ослабление возбуждения тяговых двигателей. Производят также переключения силовой цепи и цепей управления в режим торможения или,наоборот, в режим тяги; собирают цепи, соответствующие режиму подтормаживания и режиму торможения; регулируют силу торможения. Для выполнения этих операций у контроллера машиниста предусмотрено несколько рукояток.

Реверсивной рукояткой, как следует из ее названия, осуществляется изменение (реверсирование) направления движения электровоза и включение позиций ослабления возбуждения тяговых двигателей.

Для управления электровозом в тормозном режиме на контроллере используют 12-позиционный переключатель и тормозную рукоятку. С помощью переключателя задают тормозную силу в пределах от 20 до 50 тс.

Автоматизация процесса управления. При ведении поезда непрерывно изменяется нагрузка, причем не только из-за колебания внешних воздействий, вызванных изменением сил сопротивления движению, но и вследствие особенностей организации движения поездов, числа и мест остановок поездов; срабатывания устройств, регулирующих нагрузку силовых и управляющих агрегатов локомотива, особенно на тепловозах. Все эти изменения требуют реакции со стороны локомотивной бригады, т.е. определенных действий по управлению поездом. Особенно сложной становится работа машиниста при возникновении боксования колесных пар: он должен принять меры для прекращения боксования и в то же время не допустить значительного уменьшения силы тяги и остановки поезда. В пассажирском движении возникает немало проблем в связи с необходимостью обеспечить определенный комфорт (плавность движения) для пассажиров как в тяговом, так и в тормозном режиме. Зачастую решить эти задачи крайне трудно для малоопытных машинистов; требуется высокая квалификация локомотивных бригад. Для улучшения использования мощности и силы тяги локомотива в сложных условиях поездной работы при высоком уровне эксплуатационной надежности и экономичности стремятся автоматизировать процессы ведения поезда и управления работой различных систем локомотива. Средства автоматизации необходимы и должны действовать как в тяговом, так и в тормозном режиме.

Системы автоматического управления движением поездов, называемые также системами автоведения, или автомашинистами, должны обеспечивать выполнение с заданной точностью графика движения поездов при соблюдении имеющихся на участке ограничений скорости. Приоритет в разработке таких систем принадлежит нашей стране. Первый опытный образец автомашиниста появился в 1957 г.; он был создан для управления движением одного электропоезда по заданной программе. При ручном (неавтоматическом) управлении машинист руководствуется лишь временем проследования станций и остановочных пунктов в соответствии с расписанием, которое не определяет время проследования блок-участков. При недостаточной квалификации локомотивной бригады могут возникать и накапливаться нарушения заданных интервалов движения по блок-участкам, в результате чего возможен сбой графика. Автоматические системы управления исключают такую ситуацию. Внедрение систем автоведения позволяет повысить точность выполнения графика движения поездов, улучшить использование пропускной способности участков, снизить расход топливно-энергетических ресурсов на тягу поездов, облегчить труд локомотивных бригад и повысить его производительность, обеспечить безопасность движения поездов.

В связи с этим наиболее эффективным становится применение централизованных систем автоматического управления движением поездов. Эти системы получают и перерабатывают информацию о параметрах движения всех поездов на линии и управляют каждым поездом в соответствии с полученной информацией и требуемой программой движения. По сравнению с автономной системой автоматического управления централизованные системы обладают большими возможностями, так как, имея информацию о положении всех поездов на линии, можно более гибко компенсировать возникающие отклонения от принятой программы. Однако техническая реализация централизованных систем значительно сложнее; кроме того, требуются каналы связи между всеми поездами на линии и центральным постом управления.

Наибольшие сложности вызывает создание системы автоматического управления грузовыми поездами, поскольку такой поезд как объект управления обладает рядом специфических особенностей, создающих значительные трудности для автоматизации процесса его ведения. К их числу следует отнести значительный разброс массы поезда (от порожняковых до тяжеловесных поездов), сложность автоматизации процессов торможения при использовании пневматических тормозов поезда, сложность измерения пройденного пути и скорости вследствие эффектов боксования и юза колесных пар и др. Однако, несмотря на эти трудности, современный уровень развития исследований в области тяги поездов и построения автоматических систем создают предпосылки для дальнейшей разработки и внедрения систем автоматического управления ведением грузовых поездов. Несомненно, такие системы будут разработаны, а пока вождение поездов, выбор и поддержание режима ведения поезда, управление работой силовых систем тягового подвижного состава выполняют локомотивные бригады. И от того, насколько хорошо они справляются с этими задачами, во многом зависят результаты работы железных дорог.

Источник

Чем можно регулировать скорость движения электровозов вл11 2эс6 эп2к

3.2.3. РЕГУЛИРОВАНИЕ СКОРОСТИ

А) Регулирование скорости электроподвижного состава достигается за счет изменения подводимого напряжения (силы) тока к ТЭД. В зависимости от вида применяемых ТЭД и устройств, включенных в цепь питания ТЭД, возможно ступенчатое и плавное регулирование напряжения тока, а, следовательно, и скорости движения локомотива. Пусковые реостаты, изменение числа последовательно соединенных двигателей, шунтирующие резисторы и трансформаторы позволяют менять напряжение ступенчато. Полупроводниковые приборы (тиристорные ключи, выпрямительные установки тиристорного типа, преобразователи частоты и числа фаз, автономные инверторы) совместно с нагрузочными и сглаживающими реакторами позволяют плавно регулировать напряжение.

[ПСОТП, ОТП] В системах ступенчатого регулирования скорости (напряжения) предусмотрены пусковые и ходовые позиции (ступени).

Пусковые ступени используют кратковременно при трогании и наборе скорости локомотивом, а также при переходе с одной ходовой позиции (соединения ТЭД для электровозов постоянного тока) на другую во избежание больших бросков тока. В последнем случае эти ступени называют переходными. Кроме этого несколько первых пусковых позиций, когда ток I_д меньше некоторой определенной величины I_дп.min, называют маневровыми. Кратковременность использования пусковых ступеней вызвана:

— для ЭПС постоянного тока значительными потерями энергии в пусковом реостате (электрическая энергия преобразуется в тепловую и рассеивается);

— для ЭПС переменного тока значительными потерями энергии в трансформаторах и сглаживающих реакторах, а также увеличением пульсации тока.

Ходовые ступени (ступени длительного режима) применяются при ведении локомотива по участку и являются более экономичными по сравнению с пусковыми. На электровозах постоянного тока ходовыми являются безреостатные ступени и ступени ослабленного возбуждения при различных соединениях ТЭД. На электровозах переменного тока ходовыми являются ступени регулирования напряжения в трансформаторе и ступени ослабленного возбуждения для последней ходовой позиции.

В общем случае, набор скорости за счет переключения позиций на ЭПС постоянного тока выглядит следующим образом:

— включают последовательное соединение ТЭД:

o используют первую ходовую позицию при полном возбуждении полюсов статора С-ПП;

— выполняют переход на последовательно-параллельное соединение ТЭД:

o используют ходовую позицию при полном возбуждении полюсов статора СП-ПП;

— выполняют переход на параллельное соединение ТЭД:

o используют ходовую позицию при полном возбуждении полюсов статора П-ПП;

Набор скорости за счет переключения позиций на ЭПС переменного тока выполняется последовательным ступенчатым изменением напряжения с помощью трансформатора. При этом, как правило, одна ходовая позиция чередуется с одной или несколькими промежуточными пусковыми (переходными) позициями. После достижения максимального допустимого напряжения (максимальной ходовой позиции с нормальным возбуждением) скорость движения увеличивают ослаблением возбуждения (ступенчато выводят шунтирующий резистор).

В системах плавного регулирования скорости (напряжения) предусмотрены зоны ступенчатого изменения напряжения. Переключение между зонами выполняется:

В пределах каждой зоны за счет полупроводниковых приборов выполняется плавное автоматическое или ручное регулирование напряжения. [wiki] Например, на электровозе ЭП1 микропроцессорная система управления и диагностики (МСУД) управляет выпрямительно-инверторными преобразователями (ВИП), питающими ТЭД, и позволяет управлять электровозом в четырех режимах:

В дополнение к плавному регулированию напряжения на ЭПС переменного тока для реализации повышенной силы тяги и, соответственно, большей скорости при достижении наибольшего напряжения (последней зоны) возможно ступенчатое регулирование за счет ослабления возбуждения обмоток статора. В частности на электровозах ЭП1 и 2ЭС5К для 4 зоны имеется 3 ступени ослабления возбуждения.

Б) Регулирование скорости тепловозов и дизель-поездов достигается за счет изменения числа оборотов коленчатого вала (мощности) дизеля. Для этого машинист переводит рукоятку контроллера с одной позиции на другую. Количество позиций на отечественных тепловозах колеблется от 8 до 16. При этом ступенчато увеличивается (уменьшается) подача топлива в цилиндры дизеля до тех пор, пока число оборотов вала дизеля не возрастет до заданной величины (соответствующей положению рукоятки контроллера) [ПСТХЖД].

Дальнейшее регулирование скорости и силы тяги в пределах одной позиции с целью наиболее рационального использования мощности дизеля осуществляется за счет автоматического переключения:

Таким образом, при одной и той же позиции контроллера машиниста образуется несколько ступеней скорости (на тяговой характеристике зависимостей F_к(V)). Прямые и обратные переходы с одной ступени на другую отличаются на несколько километров в час с «нахлестом» (в среднем на 10-20 км/ч). Этим предотвращаются частые повторные переключения в зоне переходов:

На тепловозах с электрической передачей на базе асинхронных ТЭД (например, ТЭ120, 2ТЭ25А) возможно плавное изменение скорости (точнее, подводимого к ТЭД напряжения) в пределах зон регулирования напряжения и ступенчатое ослабление возбуждения для последней зоны такое же, как и для аналогичных электровозов.

15 Комплексное локомотивное устройство безопасности (КЛУБ) устанавливается на тяговом и самоходном железнодорожном подвижном составе (локомотивы, МВПС, дрезины) и функционально сочетает в себе автоматическую локомотивную сигнализацию и электронный локомотивный скоростемер.

Источник