TRAKCJA ELEKTRYCZNA

SILNIKI TRAKCYJNE

ZASILANIE SILNIKÓW

  Pojazdy elektryczne eksploatowane przez PKP są głównie wyposażone w szeregowe silniki trakcyjne prądu stałego. Rozruch i regulacja prędkości odbywa się za pomocą rezystorów oraz przez bocznikowanie uzwojeń wzbudzenia z wykorzystaniem do tego celu bocznika indukcyjnego i rezystorów bocznikowania. Elementy te są przestarzałe i nieekonomiczne w eksploatacji. Większość pojazdów elektrycznych eksploatowanych przez inne koleje wyposażonych jest energoelektroniczne układy rozruchu i regulacji prędkości. Do tego celu stosuje się układy tyrystorowe lub tranzystorowe, które dają większe możliwości regulacji prądu w silnikach trakcyjnych oraz sprawiają, że regulacja prędkości jest ekonomiczna.
Jako silniki trakcyjne stosuje się zarówno szeregowe silniki prądu stałego, silniki komutatorowe prądu przemiennego, oraz trójfazowe silniki synchroniczne i asynchroniczne prądu przemiennego. Zasilanie silników odbywa się w sposób różny, w zależności od systemu zasilania pojazdów trakcyjnych.

  W systemie prądu stałego (zwykle 3 kV) jako silniki trakcyjne najczęściej stosuje się silniki szeregowe prądu stałego zasilane bezpośrednio przez układ rozruchu i regulacji prędkości lub silniki trójfazowe asynchroniczne lub synchroniczne zasilane przez przekształtnik, który jednocześnie jest regulatorem prędkości i mocy.
W przypadku silników prądu stałego do rozruchu i regulacji prędkości stosuje się układ rezystorowy (stary i nieekonomiczny - większość lokomotyw na PKP) lub układ półprzewodnikowy (tyrystorowy lub tranzystorowy - na PKP posiadają go lokomotywy EM10). W przypadku stosowania silników na prąd przemienny (trójfazowe asynchroniczne (EN95) lub synchroniczne) konieczne jest stosowanie przekształtników, które przekształcają prąd stały na przemienny trójfazowy (falowniki tyrystorowe lub tranzystorowe). Falownikami jednocześnie reguluje się prędkość i moc pojazdów.


  W systemie prądu przemiennego zarówno o częstotliwości przemysłowej (25 kV, 50 Hz) jak i częstotliwości obniżonej (15 kV, 16 ²/₃ Hz lub 11 kV, 25 Hz - w Ameryce) stosuje się silniki szeregowe prądu stałego zasilane przez transformator regulacyjny i przekształtnik prądu, silniki komutatorowe prądu przemiennego zasilane przez transformator regulacyjny lub silniki trójfazowe asynchroniczne lub synchroniczne zasilane przez transformator i przekształtniki.
W przypadku stosowania silników prądu stałego do zasilania stosuje się transformator trakcyjny z zaczepami, umożliwiającymi regulację napięcia oraz przekształtnik prądu, który zamienia prąd przemienny na stały (prostownik diodowy). Pojazdy wyposażone w silniki komutatorowe prądu przemiennego wyposażone są jedynie w transformator trakcyjny z zaczepami, którymi reguluje się napięcie na zaciskach silnika. Tego typu rozwiązanie nie stosuje się w przypadku zasilania prądem o częstotliwości przemysłowej z uwagi na trudności w czasie komutacji. W najnowszych rozwiązaniach stosuje się trójfazowe silniki asynchroniczne lub synchroniczne. Zasilanie odbywa się przez transformator, który obniża napięcie, prostownik (diodowy) prostujący prąd oraz falownik przekształcający prąd stały na przemienny trójfazowy. Tak zasilane są silniki szybkich pociągów TGV i AVE.


  Nowoczesne pojazdy trakcyjne nie tylko muszą być wyposażone w silniki trakcyjne najlepiej sprawdzające się w trudnych warunkach pracy oraz najlepsze i ekonomiczne regulatory prędkości i mocy, ale muszą także być dostosowane do kilku systemów zasilania. Wiele pojazdów trakcyjnych eksploatowanych na styku dwóch lub trzech systemów zasilania jest dostosowanych do różnych napięć co powiększa zasięg ich eksploatacji. Pojazdy wielosystemowe są bardzo popularne, wprawdzie droższe od jednosystemowych jednak uniwersalność daje także duże korzyści ekonomiczne. Żaden z pojazdów eksploatowanych obecnie przez PKP nie jest dostosowany do dwóch systemów zasilania (pierwszymi pojazdami dwusystemowymi na PKP miały być lokomotywy EU43, jednak nie zostały włączone do parku pojazdów trakcyjnych PKP).
Schemat blokowy zasilania silników trakcyjnych pojazdu wielosystemowego wyposażonego w trójfazowy silnik asynchroniczny pokazany jest poniżej.


  W przypadku, gdy pojazd porusza się po linii zelektryfikowanej prądem przemiennym, energia elektryczna z odbieraka prądu dostarczana jest do transformatora. Transformator obniża napięcie, które po stronie wtórnej jest prostowane przez prostownik diodowy. Uzyskany z prostownika prąd stały przekształcany jest w falowniku na prąd trójfazowy, który zasila silniki asynchroniczne. W przypadku, gdy pojazd porusza się na obszarze systemu prądu stałego, energia przesyłana jest bezpośrednio do falownika.
Moc jaką można uzyskać na różnych systemach nie jest taka sama. Przykładowo pociąg TGV Nord przy zasilaniu z sieci 25 kV, 50 Hz może uzyskać moc 8800 kW, natomiast przy zasilaniu z sieci 3 kV jedynie 3700 kW. Eurostar przy zasilaniu z sieci 25 kV, 50 Hz osiągnąć może moc 12200 kW, podczas gdy przy zasilaniu 3 kV maksymalna moc wynosi 5700 kW.

  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 REGULACJA PRĘDKOŚCI OBROTOWEJ - INNY RODZAJ PRĄDU | BUDOWA SILNIKA SZEREGOWEGO | KONSERWACJA I NAPRAWA SILNIKA

Poniżej znajdują się 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