POJAZDY TRAKCYJNE

APARATY I URZĄDZENIA ELEKTRYCZNE

REZYSTORY I BOCZNIKI

REZYSTORY
  Rezystory (opory) są to urządzenia elektryczne służące do ograniczania prądu w obwodach elektrycznych. Wykonany jest on zwykle z elementu przewodzącego o większej rezystywności niĹź przewody co powoduje ograniczanie płynącego w obwodzie prądu. Rezystor jest elementem biernym, a w czasie przepływu prądu następuje na nim zamiana energii elektrycznej na cieplną. Zwykłe rezystory mają charakterystykę liniową, co znaczy Ĺźe ich rezystancja nie zmienia się w przypadku zmian napięcia na jego zaciskach. Natomiast w pewnych granicach moĹźe się ona zmieniać pod wpływem temperatury, im ona wyĹźsza tym rezystancja nieco rośnie.

  W pojazdach trakcyjnych stosuje się rezystory na prądy znamionowe dochodzące do 500 A, ktĂłre pracują dorywczo i są chłodzone powietrzem. Chłodzenie rezystorĂłw moĹźe odbywać się za pomocą wentylatorĂłw lub naturalnie przez pęd powietrza przepływającego w czasie jazdy przez powierzchnie rezystorĂłw.
  Rezystory pracują zarĂłwno w obwodach wysokiego napięcia jak i w obwodach niskiego napięcia. Do pierwszej grupy rezystorĂłw należą przede wszystkim rezystory rozruchowe, ktĂłre ograniczają prąd silnikĂłw trakcyjnych w czasie rozruchu. Pracują one dorywczo i są chłodzone powietrzem. W lokomotywach elektrycznych, gdzie prądy rozruchowe dochodzą czasem do 700 A stosuje się wentylatory, ktĂłre zasilane są spadkiem napięcia na poszczegĂłlnych grupach rezystorĂłw, dzięki temu chłodzenie jest odpowiednie do potrzeb. W elektrycznych zespołach trakcyjnych prądy rozruchowe nie przekraczają 250 A i zwykle nie stosuje się chłodzenia poprzez wentylatory, natomiast rezystory umieszcza się pod pudłem wagonu i chłodzone one są w czasie jazdy pędem powietrza.
W obwodach wysokiego napięcia stosuje się też rezystory do ograniczania prądu rozruchu przetwornic wirujących oraz sprężarek, bocznikowania uzwojeń wzbudzenia silników trakcyjnych, a także służą one jako posobnik do woltomierza napięcia sieci trakcyjnej.
Rezystory niskiego napięcia mają zastosowanie do ograniczania prądów rozruchowych silników pomocniczych, w regulatorach napięcia, oraz wszędzie tam, gdzie istnieje potrzeba ograniczania prądu.

  Budowa


  Na powyĹźszym rysunku pokazana jest jedna sekcja rezystorĂłw rozruchowych. W zaleĹźności od stopnia rozbudowania układu rozruchowego w pojazdach trakcyjnych znajduje się od kilku do kilkunastu sekcji. Blok rezystrowy pokazany na rysunku stosowany jest w elektrycznych zespołach trakcyjnych serii EN57. Składa się on z konstrukcji wsporczych (3) połączonych sworzniami (5), za pomocą śrub (4). Na sworzniach za pomocą izolatorĂłw (7) umieszczone są wsporniki (1) wykonane z materiału izolacyjnego, na ktĂłre nawinięte są taśmy fechralowe tworzące segmenty (2). Izolowane wsporniki oraz izolatory stanowią pierwszy stopień izolacji i zapewniają izolację między segmentową. Takich segmentĂłw w opisywanym bloku jest sześć. Segmenty te są z tyłu połączone ze sobą mostkami (6), natomiast z przodu umieszczone są zaciski. Blok ten podwiesza się do sworznia podwieszeniowego (8), ktĂłry zawieszony jest w osiach izolatorĂłw drugiego stopnia izolacji (9). Izolatory te zawieszone są do pudła wagonu.

  Rezystory wykonane są najczęściej z taśm Ĺźeliwnych lub fechralowych (stop Ĺźelaza, chromu i aluminium) nawiniętych na izolowanych sworzniach (porcelana, mikanit, steatyt) w kształcie zygzaka.
Wszystkie bloki rezystorów rozruchowych połączone są odpowiednio ze sobą za pomocą przewodów. W lokomotywach elektrycznych umieszczone są one pod dachem, w pudle pojazdu w specjalnych szafach. W elektrycznych zespołach trakcyjnych bloki te umieszcza się pod pudłem wagonu silnikowego.
Jak już wspomniałem rezystory w czasie pracy się nagrzewają i wymagają chłodzenia. Ponieważ w lokomotywach elektrycznych prądy rozruchowe są duże większe wymaga to chłodzenia wymuszonego - przez wentylatory. Najczęściej wentylatory te zasilane są spadkiem napięcia na odpowiednich sekcjach. W elektrycznych zespołach trakcyjnych wystarczy chłodzenie naturalne, przez pęd powstającego w czasie jazdy wiatru. Wobec tego sekcje umieszcza się pod pudłem wagonu silnikowego. Niestety metoda ta w czasie zimy nie sprawdza się, ponieważ dochodzi często do dużych zanieczyszczeń śniegiem i lodem co powoduje częste awarie.

Zastosowanie rezystorĂłw

  Rezystory stosuje się do ograniczania prądu silnikĂłw trakcyjnych w czasie rozruchu, w obwodzie silnika przetwornicy w elektrycznych pojazdach trakcyjnych, do bocznikowania uzwojeń wzbudzenia silnikĂłw trakcyjnych, oraz w spalinowych pojazdach trakcyjnych z przekładnią elektryczną do regulacji wzbudzenia prądnicy głównej i wzbudnicy. Rezystory służą takĹźe do kompensacji odciążenia zestawĂłw kołowych podczas rozruchu, gdy część zestawĂłw kołowych jest bardziej obciążona. Polega to na tym, Ĺźe rezystor osłabia pole wzbudzenia silnika, ktĂłry napędza mniej obciążony zestaw kołowy. Dzięki temu maleje ryzyko poślizgu.
Oprócz wyżej opisanych najważniejszych przypadków zastosowania rezystorów stosuje się je wszędzie tam, gdzie jest potrzeba ograniczenia prądu lub napięcia. Praktycznie stosowane są w każdym obwodzie mniejsze lub większe rezystory.

Główne parametry rezystorów

- napięcie znamionowe izolacji [V];
- napięcie probiercze izolacji (50 Hz) [V];
- prąd znamionowy [A];
- rezystancja [W];
- rodzaj pracy;
- sposób chłodzenia.

BOCZNIKI INDUKCYJNE
  Boczniki indukcyjne stosuje się w obwodach, w ktĂłrych istnieje konieczność w pewnych przypadkach ograniczania prądu. Do takich obwodĂłw naleĹźy przede wszystkim obwĂłd osłabienia pola silnikĂłw trakcyjnych. Osłabienie pola stosuje się w celu zwiększenia prędkości obrotowej silnikĂłw trakcyjnych poprzez włączenie rĂłwnolegle do obwodu wzbudzenia rezystorĂłw osłabienia pola. Jednak w czasie bocznikowania uzwojenia wzbudzenia zachodzą zjawiska, ktĂłre zachwiałyby rĂłwnowagę pracy obwodu głównego i dlatego istnieje konieczność stosowania bocznika indukcyjnego.
  O stopniu osłabienia pola decyduje stosunek rezystancji czynnej obwodu bocznikowania do rezystancji obwodu wzbudzenia. ObwĂłd wzbudzenia silnika posiada jednak pewną indukcyjność, ktĂłra opóźnia ustalanie się w nim prądu. Jeśli obwĂłd bocznikowania składałby się tylko z rezystorĂłw, to czas ustalania się prądu w tym obwodzie byłby krĂłtszy niĹź czas ustalania się prądu w obwodzie wzbudzenia. Spowodowałoby to, Ĺźe chwilowo prąd w obwodzie wzbudzenia byłby duĹźo mniejszy niĹź w obwodzie bocznikującym co sprawiłoby, Ĺźe osłabienie pola byłoby chwilowo zbyt duĹźe, a przez obwĂłd bocznikujący popłynąłby bardzo duĹźy prąd mogący uszkodzić rezystory bocznikowania. Dochodziłoby rĂłwnieĹź do zachwiania rĂłwnowagi magnetycznej i pogorszenia komutacji, co objawiałoby się powstawaniem ognia okrężnego na komutatorze. W związku z tym w obwodzie bocznikowania stosuje się bocznik indukcyjny, ktĂłry posiada pewną indukcyjność zbliĹźoną do indukcyjności obwodu wzbudzenia, co sprawia Ĺźe stałe czasowe obu obwodĂłw są podobne i prądy ustalają się podobnie.
  Bocznik indukcyjny składa się z cienkich blach izolowanych, co zapobiega powstawaniu prądĂłw wirowych w czasie ustalania się prądu, na ktĂłre nawinięte jest uzwojenie miedziane. Blachy są ze sobą ściśnięte za pomocą śrub, a rdzeń posiada szczelinę powietrzną, co zapobiega szybkiemu nasyceniu. Blachy magnetyczne wykonywane są czasem z domieszką krzemu co zmniejsza straty magnetyczne.
Boczniki umieszcza się w izolowanych skrzyniach, najczęściej pod podwoziem pojazdu. Zwykle stosuje się jeden bocznik na jedną parę silników trakcyjnych.
O wpływie bocznikowania na pracę silników można poczytać tutaj.

Zastosowanie bocznikĂłw indukcyjnych

  Boczniki indukcyjne stosuje się w celu przeciwdziałania szybkim i szkodliwym zmianą prądu w czasie bocznikowania uzwojeń wzbudzenia. Bocznikowanie uzwojeń stosuje się do zwiększania prędkości obrotowej pojazdĂłw oraz w celu kompensacji odciążenia osi.

Główne parametry boczników indukcyjnych

- napięcie znamionowe [V];
- prąd znamionowy [A];
- rezystancja czynna [W].

STYCZNIKI | WYŁĄCZNIKI SZYBKIE | ODŁĄCZNIKI I ROZŁĄCZNIKI | PRZEKAŹNIKI | WYZWALACZE I CZUJNIKI | BEZPIECZNIKI ODGROMNIKI I ISKIERNIKI | PRZYRZĄDY POMIAROWE | REGULATORY NAPIĘCIA | ZAWORY ELEKTROPNEUMATYCZNE NAWROTNIKI | NASTAWNIKI | SPRZĘGI ŁĄCZENIOWE | ODBIERAKI PRĄDU | DANE TECHNICZNE APARATÓW I URZĄDZEŃ

Poniżej znajdują się odnośniki do poszczególnych zagadnień związanych z pojazdami trakcyjnymi:

APARATY I URZĄDZENIA ELEKTRYCZNE | MASZYNY ELEKTRYCZNE