TRAKCJA ELEKTRYCZNA

HAMOWANIE ELEKTRYCZNE

HAMOWANIE Z ODZYSKIEM ENERGII

  Jednym ze sposobów hamowania elektrycznego jest hamowanie z odzyskiem energii elektrycznej. Aby zjawisko oddawania energii do sieci było możliwe silnik musi zacząć pracować jako prądnica i musi być spełniony następujący warunek:


  Oznacza to, że siła elektromotoryczna musi być wyższa od napięcia w sieci trakcyjnej. Przekształcając wzór otrzymamy następująca zależność:


  Taka sytuacja będzie miała miejsce w czasie hamowania z odzyskiem. Gdy siła elektromotoryczna wytwarzana przez prądnicę jest wyższa od napięcia w sieci wówczas popłynie prąd odzyskowy. Wówczas moment obrotowy zmieni swój kierunek i stanie się momentem hamującym. Bardzo ważne jest aby w czasie hamowania przełączyć zaciski uzwojenia wzbudzenia. W przeciwnym razie nie nastąpi zmiana kierunku działania momentu obrotowego i maszyna nie będzie hamowała (jeżeli chcesz wiedzieć dokładnie co się dzieje w maszynie przy przejściu z pracy silnikowej na pracę prądnicową kliknij tutaj).
Energia, która zostanie oddana do sieci może być pochłonięta przez inne pojazdy lub w przypadku braku zapotrzebowania może być oddana do sieci energetycznej.
  Żeby układ hamowania był skuteczny musi być statyczny elektrycznie, polega to na szybkim dopasowaniu się do stanu wyjściowego po ustaniu przyczyn powodujących zachwianie równowagi pracy, oraz musi być stateczny mechanicznie, co polega na dopasowaniu siły hamującej do prędkości jazdy. Warunki te będą spełnione wówczas, gdy maszyna będzie miała charakterystykę silnie opadającą (zmniejszanie się napięcia na zaciskach maszyny wraz ze zwiększaniem się prądu obciążenia).
  W prądnicy szeregowej wartość napięcia na wyjściu zależy od prądu obciążenia, który jest jednocześnie prądem wzbudzenia. Jeżeli prąd oddawany do sieci (będący także prądem wzbudzenia) zmaleje (może być to spowodowane wzrostem napięcia w sieci), to siła elektromotoryczna także zmaleje i przy pewnej wartości będzie niższa od napięcia zasilania co oznacza że moment hamujący będzie równy zeru. W przypadku obniżenia się napięcia w sieci, prąd oddawany do sieci wzrósłby przez co maszyna szybko weszła by w stan zwarcia (charakterystyka prądnicy szeregowej). W związku z tym silniki szeregowe nie nadają się do hamowania odzyskowego.
  Lepsze charakterystyki zewnętrzne mają prądnice bocznikowe. Wraz ze wzrostem obciążenia maleje napięcie na zaciskach. Niestety w ruchu kolejowym często występują wahania napięcia na co uczulone są prądnice bocznikowe. W związku z tym trzeba dążyć do tego, aby charakterystyka była bardziej stroma, dzięki temu nagłe zmiany napięcia w sieci nie będą powodowały znacznych zmian prądu oddawanego do sieci.


  Na powyższej charakterystyce zewnętrznej prądnicy bocznikowej przedstawiona jest zależność pomiędzy napięciem E na zaciskach prądnicy a prądem obciążenia I (czerwona linia). Jak widać w miarę wzrostu obciążenia napięcie na zaciskach maleje. Na tej samej charakterystyce przedstawiona jest także zależność pomiędzy napięciem sieci U_s a prądem oddawanym do sieci (prądem obciążenia). Już przy niewielkich zmianach napięcia w sieci _DU, prąd obciążenia gwałtownie się zmienia. Taka sytuacja jest niekorzystna dlatego dąży się do tego, aby prąd obciążenia zmieniał się według krzywej K.

  Jednym ze sposobów poprawienia charakterystyki jest włączenie w obwód twornika rezystora stabilizacyjnego. Rezystor ten ogranicza wartość prądów odzyskowych przy zmianach napięcia w sieci lub prędkości - działa jak uzwojenie przeciwwzbudne - wraz ze wzrostem prądu odzyskowego maleje prąd wzbudzenia. Wartość rezystancji zależna jest od charakterystyki silnika i hamowania.

  Siła hamowania elektrycznego jest największa przy dużych prędkościach. Wraz ze zmniejszaniem się prędkości siła ta maleje.
Aby można było stosować hamowanie elektryczne wymagany jest specjalny układ elektryczny oraz moc silników musi być większa - podraża to koszty lokomotywy. Jednak daje to niekiedy duże oszczędności na energii. Energia ta pochłonięta może być przez inne pojazdy lub w przypadku braku zapotrzebowania oddana może być do sieci energetycznej. Najlepsze warunki do odzysku energii panują na liniach górskich z dużymi spadkami oraz na liniach podmiejskich z małymi odstępami między przystankami.
  W Polsce sieć trakcyjna nie jest przystosowana do przyjmowania prądów odzyskowych i z tego względu hamowanie z odzyskiem energii nie jest stosowane.

HAMOWANIE ELEKTRODYNAMICZNE | HAMULEC SZYNOWY

Poniżej znajdują się odnośniki do poszczególnych zagadnień związanych z trakcją elektryczną:

HAMOWANIE ELEKTRYCZNE | OGÓLNE INFORMACJE | SYSTEMY ZASILANIA | SILNIKI TRAKCYJNE | SIEĆ TRAKCYJNA PODSTACJE TRAKCYJNE | AUTOMATYKA I STEROWANIE | ELEKTRYFIKACJA I EKSPLOATACJA