TRAKCJA ELEKTRYCZNA

SILNIKI TRAKCYJNE

REGULACJA PRĘDKOŚCI OBROTOWEJ SILNIKÓW NA INNY RODZAJ PRĄDU

  Regulacja prędkości obrotowej komutatorowych silników prądu przemiennego może odbywać się poprzez:
- zmianę napięcia na zaciskach silnika;
- zmianę strumienia magnetycznego obwodu wzbudzenia.

  Pierwszy sposób pozwala na ekonomiczną regulację prędkości obrotowej. Zmiana ta się odbywa poprzez zmianę zaczepów na transformatorze. Transformatory stosowane w pojazdach prądu przemiennego to specjalne transformatory trakcyjne, które po stronie wtórnej posiadają specjalne zaczepy. Odpowiedni układ umożliwia zmianę zaczepów i tym samym regulację napięcia na zaciskach silnika. Dzięki temu nie jest konieczne łączenie silników w grupy czy też bocznikowanie. Sposób ten jest najczęściej stosowany, umożliwia płynną regulację napięcia w taki sposób, aby prąd zmieniał się w granicach od I _max do I_min.
  Prędkość obrotowa będzie wynosiła:


  Prędkość pojazdu zmienia się w zależności od napięcia na zaciskach silnika. Średnia wartość siły pociągowej zależy od szybkości pojazdu.
Schemat przedstawia układ połączeń transformatora z zaczepami:


  Ponieważ zmiana zaczepów wiąże się z chwilową przerwą w zasilaniu silnika (a sytuacja taka nie może mieć miejsca) więc należy zwierać dwie sąsiednie sekcje. W takim przypadku stosuje się dodatkowo rezystor wyrównawczy lub cewkę o dużej indukcyjność (dławik), które ograniczają prądy zwarcia.
Niewątpliwie zaletą rozruchu silnika przy użyciu transformatora z zaczepami jest brak strat energii. Metoda ta umożliwia stosowanie dowolnych stopni jezdnych. Wadą jest duży ciężar takiego zespołu (transformator + silnik), koszty zakupu, oraz niski współczynnik mocy podczas rozruchu.

  Drugą metodą jest osłabienie pola wzbudzenia. Metoda ta jest jednak bardziej skomplikowana ponieważ wymaga stosowania dodatkowego transformatora lub też silnika z ruchomymi szczotkami - każdemu położeniu szczotek odpowiada inny strumień. Wadą tej metody jest osłabienie momentu obrotowego.

  Zmianę kierunku wirowania można uzyskać poprzez zmianę kierunku przepływu prądu w obwodzie wirnika lub wzbudzenia.

ROZRUCH IMPULSOWY
  Bardzo popularnym i ekonomicznym sposobem sterowania pracą pojazdów trakcyjnych jest rozruch impulsowy. Rozruch ten jest możliwy dzięki zastosowaniu energoelektroniki z wykorzystaniem półprzewodnikowych przyrządów mocy - tyrystorów lub tranzystorów. Sterowanie pracą silników trakcyjnych odbywa się przez układ sterowania, który steruje pracą elementów włączonych w obwód główny.
  Stosowane w układach rozruchu tyrystory mogą być nie w pełni sterowanie i sterowane całkowicie (GTO). Różnica pomiędzy tyrystorem konwencjonalnym a tyrystorem GTO polega na tym, że w tyrystorze konwencjonalnym nie ma możliwości zablokowania przewodzenia prądem bramki w przeciwieństwie do tyrystora GTO (jest on nazywany tyrystorem w pełni sterowanym). Aby tyrystor zaczął przewodzić należy do jego bramki doprowadzić impuls prądowy o odpowiedniej wartości. Wartość napięcia na wyjściu tyrystora zależy od kąta wysterowania a (jest to związane z czasem, w którym zostaje doprowadzony impuls prądowy). Poniżej przedstawione są cechy tyrystorów konwencjonalnego i GTO.


  Na charakterystyce a przedstawiony jest przebieg napięcia wyprostowanego uzyskanego z tyrystora konwencjonalnego. Dodatni impuls prądowy + I_g powoduje, że tyrystor przechodzi w stan przewodzenia i przewodzi do czasu, aż sinusoida osiągnie wartość 0. Aby tyrystor zaczął ponownie przewodzić należy po raz kolejny doprowadzić do bramki dodatni impuls prądowy. Na charakterystyce b pokazany jest przebieg napięcia uzyskany z tyrystora GTO. Załączenie nastąpi, gdy do bramki zostanie doprowadzony dodatni impuls prądowy + I_g. Tyrystor zaczyna przewodzić do czasu aż napięcie między anodą a katodą osiągnie wartość 0 lub zostanie podany na bramkę ujemny impuls prądowy - I_g. Jak widać, tyrystor GTO daje możliwość zablokowania przewodzenia w dowolnej chwili.

  Te właściwości tyrystorów umożliwiają na ich zastosowanie w układach regulacji prędkości obrotowej silników trakcyjnych. Maszynista na pulpicie steruje układem sterującym, który nadaje impulsy bramkowe tyrystorom i w ten sposób dokonuje się regulacji prędkości i siły pociągowej.
  Rozruch impulsowy stosowany jest w nowszych pojazdach trakcyjnych zarówno z silnikami na prąd przemienny jak i stały. W pojazdach spalinowych z przekładnią elektryczną prądu przemiennego stosuje się układ: prądnica prądu przemiennego - prostownik - silniki prądu stałego. Prostownik oraz układ regulacji silników trakcyjnych prądu stałego oparte są przede wszystkim na energoelektronice. Rozruch impulsowy zapewnia płynną regulację prędkości obrotowej i siły pociągowej bez gwałtownych szarpań a przede wszystkim zapewnia ekonomiczny rozruch (bez strat na rezystorach rozruchowych).

  W pojazdach elektrycznych, w których znajdują się trójfazowe silniki asynchroniczne stosuje się falowniki, które przekształcają prąd stały na prąd przemienny trójfazowy. Schemat falownika zasilającego silniki pokazany jest poniżej.


  Zadanie falownika polega na tym, żeby z układu prądu stałego stworzyć układ trójfazowy. Falownik podzielony jest na trzy sekcje, z których każda formuje impuls jednej fazy. Tyrystory w każdej sekcji są załączane tak, aby każdy z nich przewodził prąd przez pół okresu. Diody zwrotne przewodzą prąd wówczas, gdy dany tyrystor w gałęzi jest wyłączony. Załączanie tyrystorów w kolejnych sekcjach przebiega z opóźnieniem, dzięki temu uzyskuje się przesunięcie fazowe. W układzie pokazanym na rysunku napięcie ma przebieg schodkowy. Do uzyskania przebiegu sinusoidalnego stosuje się układy filtrów LC (pominięte na schemacie). Załączaniem tyrystorów zajmuje się sterownik, którym steruje maszynista.

  Do rozruchu impulsowego można także stosować przekształtniki tranzystorowo-diodowe, które maję lepsze właściwości regulacyjne.

  Jeżeli chcesz się dowiedzieć więcej o innych maszynach elektrycznych kliknij ---> maszyny elektryczne.

SILNIK SZEREGOWY | SILNIK BOCZNIKOWY | SILNIK SZEREGOWO-BOCZNIKOWY | SILNIK JEDNOFAZOWY KOMUTATOROWY SILNIK NA PRĄD TĘTNIĄCY | SILNIK TRÓJFAZOWY ASYNCHRONICZNY | REGULACJA PRĘDKOŚCI OBROTOWEJ - PRĄD STAŁY BUDOWA SILNIKA SZEREGOWEGO | KONSERWACJA I NAPRAWA SILNIKA | ZASILANIE SILNIKÓW

Poniżej znajdują się odnośniki do poszczególnych zagadnień związanych z trakcją elektryczną

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