Трёхфазные асинхронные двигатели: методы торможения

Значительное число приводных систем используются при естественном замедлении работы двигателей в процессе остановки. Время, затрачиваемое на остановку ротора, измеряется исключительно инерционным моментом и моментом сопротивления вращению. Между тем нередко эксплуатация систем требует сокращать время остановки вала мотора и в этом случае электрическое торможение хода электродвигателя видится простым и эффективным решением. По сравнению устройствами, где применяются механический или гидравлический способы, электрическое торможение двигателей имеет явные преимущества в плане устойчивости действия и экономичности применения.

Варианты построения электрических тормозов

Рассмотрим несколько вариантов торможения двигателей электрическим способом, которые могут быть применимы на практике. При этом отметим возможности использования механизмов торможения по отношению к электродвигателям разных видов. Список рассматриваемых методик торможения включает следующие:

• противотоком,
• вводом постоянного тока,
• электронным способом,
• сверхсинхронной скоростью,
• другими способами.

Динамическое торможение.

Необходимость в таком торможении возникает в том случае, когда после отключения двигателя от сети его якорь под действием кинетической энергии движущихся масс электропривода продолжает вращаться. Если при этом обмотку якоря, отключив от сети, замкнуть на резистор rт, то двигатель перейдет в генераторный режим (обмотка возбуждения должна оставаться включенной в сеть). Вырабатываемая при этом электроэнергия не возвращается в сеть, как это происходит при рекуперативном торможении, а преобразуется в теплоту, которая выделяется в сопротивлении

В режиме динамического торможения ЭДС якоря не меняет своего направления, но поскольку якорь отключен от сети (U = 0), то ток якоря изменит направление, так как будет создаваться ЭДС Еа

т.е. станет отрицательным. В результате электромагнитный момент также изменит направление и станет тормозящим (рис. 13.15, б). Процесс торможения продолжается до полной остановки якоря (n = 0).

Принцип торможения противотоком

Мотор отключается от электросети, и пока ротор продолжает вращаться, вновь подключается противофазой. Такая система создаёт эффективный момент блокировки, обычно превышающий пусковой момент.

Между тем, этот эффективный момент торможения должен быть быстро нивелирован, чтобы двигатель после остановки не вращался в противоположном направлении. Несколько устройств контроля и автоматики привлекаются для обеспечения замедления вращения вала электродвигателя до его полной остановки:

• датчики остановки фрикциона,
• датчики центробежного останова,
• хронометрические приборы,
• реле частоты,
• реле напряжения ротора (для двигателей с фазным ротором) и т. д.

Торможение двигателя с короткозамкнутым ротором

Прежде чем выбирать систему противотока для асинхронного мотора с КЗ ротором, важно обеспечить устойчивость двигателя к противоточному способу с учётом требуемой нагрузки.

Помимо механических напряжений, этот процесс подвергает ротор воздействию высоких тепловых нагрузок, так как энергия, выделяемая при каждой операции, рассеивается в теле ротора.

Тепловое напряжение на противотоке в три раза больше, чем при наборе скорости вращения. Здесь пики тока и крутящего момента заметно выше, если сравнивать с моментом пуска.

Поэтому для обеспечения плавного останова двигателя системой противотока, как правило, последовательно с каждой фазой статора устанавливают резистор. Благодаря такому добавлению, при переключении уменьшается крутящий момент и ток, до значений, равных тем, что отмечаются на статоре в режиме пуска.

Однако противоточная система торможения имеет ряд серьёзных недостатков. Поэтому этот способ для асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором используется в редких случаях и преимущественно на маломощных моторах.

Противоточное торможение на двигателях с фазным ротором

Чтобы ограничить ток и крутящий момент, прежде чем статор будет переключен на противоточный ход, крайне важно использовать резисторы ротора, используемые для запуска.

При этом следует периодично добавлять дополнительную резистивную секцию торможения. При правильно подобранном значении роторного резистора, регулировать тормозной момент до требуемого значения несложно.

Момент переключения тока даёт напряжение ротора практически в два раза большее, чем когда ротор находится в состоянии покоя, что иногда требует особых мер при изоляции.

Как и в случае с силовыми двигателями, цепь ротора выделяет значительное количество энергии. Вся выделенная энергия полностью рассеивается на резисторах (за исключением небольших потерь).

Двигатель может быть остановлен автоматически одним из вышеупомянутых устройств контроля. Например, с помощью реле напряжения или частоты в цепи ротора. С помощью схемы противотока удаётся поддерживать ведущую нагрузку с умеренной скоростью.

Однако характеристика крайне неустойчива (значительные колебания скорости по отношению к малым изменениям крутящего момента).

Генераторное рекуперативное торможение

Этот режим наступает, когда частота вращения якоря превышает частоту вращения холостого хода n.

В этих условиях ЭДС машины Еа = сеФn превышает напряжение питающей сети (Еа > Uном), при этом ток якоря, а следовательно, и электромагнитный момент меняют свое направление на противоположное. В итоге машина постоянного тока переходит в генераторный режим и вырабатываемую при этом электроэнергию отдает в сеть. Электромагнитный момент двигателя становится тормозящим и противодействует внешнему вращающему моменту, создаваемому силами инерции вращающего с прежней скоростью якоря (рис. 13.15, а). Этот процесс торможения будет продолжаться до тех пор, пока частота вращения якоря, уменьшаясь, не достигнет значения n

Таким образом, для перехода двигателя в режим генераторного рекуперативного торможения не требуется изменений в схеме включения двигателя.

Генераторное рекуперативное торможение — наиболее экономичный вид торможения, так как он сопровождается возвратом энергии в сеть. Применение этого способа торможения является эффективным энергосберегающим средством в электроприводе Он целесообразен в электротранспортных средствах, работа которых связана с частыми остановками и движением под уклон. В этом случае кинетическая энергия движения транспортного средства (трамвай, троллейбус, электропоезд) преобразуется в электрическую энергию и возвращается в сеть.

Возможен способ перевода двигателя в режим генераторного рекуперативного торможения и при установившейся частоте вращения якоря. Для этого необходимо увеличить в двигателе магнитный поток возбуждения, т.е. ток в обмотке возбуждения.

Из выражения ЭДС якоря Еа = сеФn следует, что с ростом магнитного потока возбуждения Ф при неизменной частоте вращения n ЭДС якоря Еа увеличивается, что ведет к уменьшению тока в цепи якоря:

При ЭДС Еа = U ток якоря Ia = 0, а частота вращения якоря достигает значения n = n. При дальнейшем увеличении потока возбуждения Ф, а следовательно, возрастании ЭДС якоря Еа пограничная частота вращения снижается (см. 13.12, б), а частота вращения якоря, оставаясь практически неизменной за счет сил инерции вращающихся частей электропривода, начинает превышать пограничную частоту n. При этом ЭДС якоря превышает напряжение сети и двигатель переходит в режим генераторного рекуперативного торможения.

Торможение вводом постоянного тока

Этот вариант используется на двигателях с фазным и короткозамкнутым ротором. Если сравнивать с противоточной системой, стоимость применения источника выпрямленного тока компенсируется меньшим количеством резисторов.

Благодаря электронным регуляторам скорости и стартерам, этот способ торможения асинхронных электродвигателей видится вполне экономичным.

Методика предполагает отключение обмоток статора от сети и подачу на обмотки выпрямленного тока. Прохождение выпрямленного тока по обмоткам статора сопровождается образованием фиксированного потока в воздушном зазоре между ротором и статорным кольцом двигателя.

Для достижения значения этого потока, способного обеспечить надлежащее торможение, ток должен быть примерно в 1,3 раза выше номинального тока. Избыток тепловых потерь, неизбежно вызываемых этим незначительным превышением, обычно компенсируется временной паузой после останова мотора.

Критерии применения метода вводом постоянного тока

Поскольку значение тока зависит от сопротивления обмотки статора, напряжение на источнике выпрямленного тока невысокое. Обычно источником выступает схема выпрямителя или контроллера скорости.

Эти источники выпрямленного тока должны быть адаптированы к переходным скачкам напряжения, происходящим на обмотках в момент отсоединения от переменного источника питания.

Движение ротора здесь следует рассматривать скольжением относительно поля, зафиксированного в пространстве. Поведение двигателя аналогично синхронному генератору с разгрузкой на роторе. Поэтому важны отличия характеристик, полученных на торможении вводом выпрямленного тока, по сравнению с противоточной схемой:

1. Меньше энергии рассеивается на резисторах ротора или в теле ротора. Процесс эквивалентен механической энергии, массово выделяемой при движении. Единственная мощность, потребляемая от сети, — возбуждение статора.
2. Когда нагрузка не является управляемой, двигатель не запускается в противоположном направлении.
3. Если нагрузка является управляемой, система действует постоянно и удерживает нагрузку на низкой скорости. То есть достигается фактор замедления, а не полного торможения. Характеристика намного стабильнее, чем у системы противотока.

На моторах с фазным ротором характеристики крутящего момента зависят от выбора резисторов.

На двигателях с короткозамкнутым ротором система позволяет легко регулировать момент торможения электродвигателя, воздействуя на энергетику постоянного тока. Тем не менее, тормозной момент остаётся низким, если мотор имеет высокие обороты.

Виды электрического торможения

Электрическое торможение локомотивов имеет большое значение, обеспечивая экономию электроэнергии и тор­мозных колодок, повышение скорости движения на спусках при одновременном повышении безопасности движения поездов.

Применение рекуперативного торможения на некоторых горных участках позволяет на 10—15% снизить расход электроэнергии на тягу поездов. Безопасность движения при использовании элек­трического торможения возрастает благодаря повышению гибко­сти управления движением поезда на спусках, так как появляется возможность длительно не применять автоматические тормоза состава или увеличивать время их зарядки после торможения.

Для применения электрического торможения на электровозах переменного тока используют свойство обратимости электрических машин. Для этого обмотки возбуждения всех ТЭД отключают от обмоток якорей, затем все обмотки возбуждения соединяют последовательно и подключают на регулируемое напряжение от тягового трансформатора. Одновременно с этим каждую обмотку якоря подключают к потребителю электроэнергии:

если в качестве такого потребителя будут использованы резисторы – то будет осуществлено реостатное торможение;

если обмотки якорей ТЭД подключить через инвертор и трансформатор к контактной сети и потребителями энергии будут другие электровозы – получим рекуперативное торможение.

Понятие о тормозной силе при электрическом торможении

На всех электровозах при реостатном и рекуперативном торможениях ТЭД работают как генераторы с независимым возбуждением. В генераторном режиме тормозной момент на валу ТЭД выражается формулой —

Мт = С·Iя·Ф,

значит, его можно регулировать и регулировать тормозную силу двумя способами:

путем изменения тока якоря – с помощью изменения сопротивления тормозного резистора;

путем изменения магнитного потока главных полюсов (обмоток возбуждения) – с помощью управляемого выпрямителя, который питается от силового трансформатора.

ЯВКА НА РАБОТУ, ПРИЁМКА ЭЛЕКТРОВОЗА.

Бригада, заступающая на работу, приходит к дежурному по депо в соответствии с установленным графиком.

Члены заступающей бригады должны являться на работу от­дохнувшими. При невозможности выхода на работу необходимо немедленно известить об этом дежурного по депо или нарядчика. В поездку электровозную бригаду назначают или вызывают по окон­чании времени отдыха, начисленного за предшествующую поездку. Это время не должно быть меньше произведения часов рабочего времени предшествовавшей поездки на коэффициент 2,51 за вычетом времени отдыха в пункте оборота. Время отдыха может быть сокра­щено в случае недостатка бригад, но не более чем на одну четверть полагающегося отдыха, и во всяком случае должно быть не менее 16 ч. При необходимости выезда с пожарным, восстановительным и снегоочистительным поездами или на подмену заболевшего в пути машиниста возможно сокращение времени отдыха до 8 ч. Маши­ниста вызывают с таким расчетом, чтобы он имел время на дорогу до депо и 1 ч на сборы.

При явке на работу машинист обязан быть в одежде установлен­ной формы и иметь при себе свидетельство на право управления локо­мотивом, удостоверение о допуске к работам в электроустановках, формуляр машиниста локомотива, технический формуляр, расписание поездов , выписки из ТРА, режимных карт, места пробы а/т, талоны предупреждения, выписку из приказа о допустимых скоростях движения на дороге. Пройдя медицинское освидетельствование, машинист докладывает о своей явке дежурному по депо (или по пункту оборота), получает от него маршрутный лист («маршрут»), узнает от дежурного по депо номер электровоза, который ему надо принимать и номер пути (канавы депо или ПТОЛ), где электровоз стоит; дежурный из депо передает также комплект ключей (входных, от кнопочных выключа­телей, блокировочного устройства тормоза усл. № 367, ящиков с инструментом, инвентарем и др.), а также реверсивную рукоятку контроллера машиниста. Затем локомотивная бригада проходит предрейсовый инструктаж для ознакомления с приказами, распоря­жениями, оперативными указаниями руководства МПС, дороги, депо и расписывается в книге приказов.

Проверив соответствие клейм на реверсивной рукоятке и клю­че КУ номеру принимаемого электровоза, ознакомившись с записями в Журнале технического состояния электровоза, бригада приступает к осмотру электровоза. Машинист, принимающий электровоз после технического обслуживания ТО-3 или текущего ремонта, более подробно осматривает все его узлы, аппараты и агрегаты, чем при обычной приемке.

В обязанности машиниста при приемке электровоза входит:

проверка даты выполнения последнего ТО-2, проверка устройств АЛСН и радиосвязи, ознакомление с замечаниями бригады, сдающей локомотив, и с записями о выполнении ремонта по этим замечаниям. Принимающая бригада обязана проверить выполнение ТО-1 сдающей бригадой и в случае, если работы не выполнены или выполнены с низким качеством, сделать запись об этом в Журнале формы ТУ-152.

Далее машинист должен проверить состояние и действие основных узлов механического, электрического и пневматического оборудования, заправить скоростемер лентой, убедиться в наличии и исправном действии писцов, наличии пломб на крышке контактных узлов и индикаторе тормозного давления, завести часы и проверить их показание, зарегистрировать показания счетчика расхода электроэнергии, проверить наличие по описи и состояние инструмента, приспособлений, сигнального и противопожарного инвентаря (у отдельных ящиков, шкафов и огнетушителей проверить наличие пломб), инвентаря по технике безопасности, содержимое аптечки. Часть своих обязанностей машинист может возложить на помощника: приемку инструмента и инвентаря, проверку подшипниковых узлов. Однако в этом случае машинист проводит контрольную проверку действий помощника по приемке указанных узлов. В обязанности помощника машиниста при приемке электровоза входит проверка наличия запаса смазочных и обтирочных материалов, запасных частей, вспомогательного инвентаря, не числящегося в описях, чистоты помещений и механической части. При осмотре локомотива машинист прежде всего обращает внимание на узлы и детали, состояние которых регламентировано соответствующими параграфами ПТЭ. Закончив приемку электровоза, проверив, что все необходимые работы, отмеченные прибывшим машинистом, выполнены, машинист фиксирует время окончания приемки в Журнале технического состояния электровоза формы ТУ-152, удостоверяя записи своей подписью.

Принимая электровоз, заторможенный пневматическими тор­мозами, следует периодически контролировать его заторможен­ность, поскольку при отпуске тормозов возможно самопроизвольное его перемещение. Влезать (и слезать) в кабину управления необ­ходимо, держась обеими руками за поручни, предварительно удостоверившись, что по смежному пути нет передвижения под­вижного состава; прежде чем слезать с электровоза, следует осмот­реть землю около лестницы (ночью осветив ее фонариком), убедив­шись, что место ровное и на нем нет посторонних предметов.

Добиваясь улучшения технического состояния электровозов, машинист, принимающий локомотив от другого машиниста, обязан проверить выполнение сдающей бригадой соответствующего цикла работ по обслуживанию и выставить оценку «удовлетворительно» или «неудовлетворительно» в графе 8 маршрута машиниста сдаю­щей локомотивной бригады; если локомотив был принят из ремонта или технического обслуживания ТО-3, то машинист по окончании поездки должен сдать дежурному по депо вместе с маршрутом гарантийный талон ремонтной бригады с отмеченными в нем откло­нениями от нормы в работе электровоза.

Последовательность приведе­ния электровоза в рабочее состояние примерно следующая:

— включают все рубильники на распределительном щите (панели управления);

— пополняют запас сжатого воздуха в главных резервуарах;

— приводят пневматическую сеть в предусмотренное для поезд­ной работы состояние (кроме тормозной магистрали);

— поднимают токоприемник, соблюдая требования правил безо­пасности;

— включают БВ-1, БВЗ (контактор КВЦ);

— запускают вспомогательные машины;

— включают тормозную магистраль;

— опробуют действие силовой цепи.

Действие всего оборудования — электрических машин и компрессоров, печей, аппаратов, песочниц, тормозов и освещения — проверяют из обеих кабин управления, обычно начиная с головной по ходу ожидаемого направления движения с поездом. При проверке внимательно наблюдают за показаниями измерительных приборов и сигнальных ламп на пульте управления. Примерная последовательность действий машиниста и основные моменты проверки следующие.

1. Токоприемник должен подниматься плавно, а при опуска­нии отрываться от провода резко и затем плавно касаться аморти­заторов. Полное время подъема токоприемника составляет 7—10 с, а опускания — 3,5—6 с.

Поочередной проверке подлежат все токоприемники. При медленном отходе полоза от контактного провода машинист требует изменить регулировку клапана токоприемника или проверить статическую характеристику токоприемника.

2. Состояние аккумуляторной батареи проверяют, включая лампы освещения кабины и прожектор. Если батарея исправна, то в течение 1 мин не должно произойти заметного уменьшения накала ламп. Вентиляторы на это время останавливают.

3. Подачу компрессоров проверяют, повышая давление с 0,7 до 0,8 МПа раздельно для каждого; подача компрессоров в данном диапазоне давления должна удовлетворять требованиям Инструкции по эксплуатации автотормозов (не более 35 с).

4. Включают тормоза; проверяют утечки в напорной и тор­мозной магистралях, а также в магистрали цепей управления; проверяют действие воздухораспределителя. Проверку ведут в соответствии с инструкцией по автотормозам. Помощник маши­ниста проверяет действие тормозной рычажной передачи и выход штоков тормозных цилиндров (75—125 мм).

5. Действие вентиляторов проверяют на слух. При высокой и низкой частотах вращения гул должен быть равномерным, но разного тона. На некоторых электровозах, наблюдая через сетку двери высоковольтной камеры, проверяют включение контакторов пусковых панелей, так как если эти контакторы не включаются, то могут перегореть пусковые резисторы в цепи двигателей вентиля­торов. При хорошей балансировке якоря двигателя и вентилятора в момент остановки мотор-вентиляторов пол кузова не вибрирует.

6. Действие печей обогрева кабин проверяют на ощупь. Вклю­чение и выключение контакторов печей устанавливают на слух, нажимая соответствующие кнопки при неработающих вспомога­тельных машинах.

7. Работу генераторов управления проверяют в момент запуска вентиляторов (предварительно включают освещение кабин). Нормально в момент запуска лампы в кабине ярко вспыхивают и их накал остается больше первоначального, когда они питались от аккумуляторной батареи. У реле обратного тока обе пары контактов (основные и дополнительные) должны быть замкнуты. Погасание лампы РОТ указывает на нормальную работу генераторов и реле обратного тока. Независимо от того, на какую частоту вращения включены вентиляторы, вольтметр на распределительном щите должен показывать напряжение 50—52 В (зимой 52—54 В).

Между контактами вибрационного регулятора напряжения нормально наблюдается легкое искрение. Когда вентиляторы работают с низкой частотой вращения, искрение есть у контактов обоих регуляторов. Зарядный ток исправной, но несколько разря­женной батареи вначале может составить 15—20 А, а затем быстро уменьшается до 3—8 А.

В момент остановки вентиляторов в кабинах должна загораться РОТ (ВЛ10). Если батарея после заряда имеет высокое напряжение, то якорь реле обратного тока в момент’ спадания частоты вращения мотор-вентиляторов может неоднократно при­тянуться и отпасть, а лампа РОТ в кабине в этот момент ми­гает.

На электровозах ВЛ10, ВЛ10У с панелью уп­равления ПУ-037 генератор Г1 питает цепи управления, а генератор Г2 заряжает батарею; о нормальной работе генераторов сигнализирует горение ламп ГУ-1 и ГУ-2 (на пульте помощника маши­ниста).

8. Действие преобразователей проверяют, включая кнопку Возбудители; в кабине гаснут сигнальные лампы П1, П2. Проверяют включение контакторов пусковых панелей, а также цепей рекуперации на электровозах ВЛ10. Для этого при включенном быстродействующем выключателе, заторможенном электровозе и вентиляторах, работаю­щих с высокой частотой вращения, собирают цепи рекуперации при последовательном соединении якорей; переведя тормозную рукоятку на несколько позиций, проверяют работу цепей и преобра­зователей по показаниям амперметра в цепи возбуждения двигате­лей. Разность тока возбуждения двигателей обеих секций не должна превышать 20 А на любой позиции.

9. Действие световых и звуковых сигналов проверяют, по­очередно включая кнопки Тусклое освещение кабины, Яркое освещение кабины, Освещение измерительных приборов, Фонарь правый, Фонарь левый, Прожектор тусклый свет, Прожектор яркий свет, Освещение ходовых частей, Сигнал, Свисток и т. д.

При переходе в другую кабину проверяют действие освеще­ния коридоров и машинных отделений. В исправности штепсель­ных розеток убеждаются, включая в них переносную лампу (на не­которых электровозах предварительно следует в любой из кабин управления включить кнопку Освещение ходовых частей).

10. Последовательность и четкость срабатывания аппаратов (секвенцию) один человек может проверить только на слух, а вдвоем — непосредственным наблюдением за аппаратами. Для этого вспомогательные машины и печи выключают, опускают токоприемник и электровоз затормаживают ручным тормозом. Во время проверки секвенции строго соблюдают правила безо­пасности; для этого все кнопки управления в кабине машиниста выключают, изымают ключ КУ, которым отпирают кнопочный выключатель в высоковольтной камере, после чего помощник маши­ниста по команде машиниста переводит главную рукоятку контрол­лера с позиции на позицию, а машинист проверяет включение контакторов в соответствии с таблицей замыкания, которая обычно имеется на схемах, размещенных в кабинах управления электровоза. Никакие отклонения в порядке срабатывания контакторов недопусти­мы. На двухсекционных электровозах секвенцию проверяют после­довательно в обеих высоковольтных камерах.

Секвенцию можно проверить и в режиме электрического тор­можения. Для этого включают контакторы преобразователей, а соответствующие рукоятки контроллера устанавливают на тор­мозных позициях. В тормозном режиме также проверяют дей­ствие автоматических выключателей управления (ПВУ, АВУ). Так, если давление воздуха повысить в тормозной магистрали до 0,27—0,29 МПа, то на электровозах ВЛ10, ВЛ10У, ВЛ11 должны выключаться БВ и цепи тормозного режима разбираются.

В процессе проверки секвенции контролируют давление воз­духа в магистралях и напряжение батареи. Приводы электро­пневматических аппаратов рассчитаны на наименьшее давление воздуха 0,35 МПа и напряжение 35 В. Однако следует помнить, что воздух из главных резервуаров может оказаться израсходованным и его придется вновь набирать от постороннего источника. Снижение же напряжения ниже нормы вредно для элементов акку­муляторной батареи. Из другой кабины управления секвенцию про­веряют на слух.

Установив, что все аппараты работают четко, проверяют положение ножей отключателей тяговых двигателей и шинного разъеди­нителя, закрывают дверь высоковольтной камеры. Затем, убедив­шись в безопасности для членов локомотивной бригады и ремонтного персонала, машинист отпирает кнопочный выключатель в кабине и поднимает токоприемник.

11. Проверяют действие аппаратуры под током. При необхо­димости запускают компрессоры и вентиляторы. Включают выклю­чатель управления, быстродействующие выключатели, реверсивную рукоятку контроллера устанавливают в рабочее положение и, убедившись, что движение электровоза никому не угрожает, подают звуковой сигнал, главную рукоятку переводят на 1-ю позицию (руч­ной тормоз должен быть заторможен). Если тормоза отпущены, электровоз придет в движение.

Ток тяговых двигателей электровозов ВЛ10 первых выпусков на 1-й позиции главной рукоятки контроллера составит 120—140 А; на электровозах ВЛ 11 первых выпусков ток якоря около 400 А (возбуждения — 90 А), на последующих 240—260 А; значение тока зависит от напряжения сети, сопротивления пусковых резисто­ров и степени их нагрева. Следует учитывать, что правилами ремонта допустимо отклонение сопротивления от расчетного в сторону увели­чения на 10 %, а в сторону уменьшения — на 7,5 %.

Проверяют движение электровоза вперед и назад, а также сверяют показания амперметров в обеих кабинах, для чего помощник в это время находится в другой кабине. На электровозах с электри­ческим торможением сверяют показания амперметров в цепях якорей и обмоток возбуждения.

12. Когда электровоз стоит вне здания депо, после указан­ных проверок смотрят, как действуют песочницы от пневматического и электропневматического приводов. Затем продувают отстойники и концевые рукава пневматических магистралей. Эту операцию выполняет помощник машиниста. Он должен помнить, что при продувке тормозной магистрали срабатывает воздухораспредели­тель, и поэтому обязан убедиться, что никто не находится вблизи механической части электровоза. Змеевики пневматических маги­стралей продувают только при работающих компрессорах.

Если все оборудование действует нормально, то электровоз считают пригодным к поездной работе.

ПРИЁМКА ЭЛЕКТРОВОЗА ПРИ СМЕНЕ БРИГАД.

7. ИНСТРУКЦИЯ ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ ОБСЛУЖИВАНИЮ ЭЛЕКТРОВОЗОВ И ТЕПЛОВОЗОВ В ЭКСПЛУАТАЦИИ.

Приёмка электровоза.

• проверить по журналу формы ТУ-152 даты выполнения последнего ТО-2, проверки АЛС и ПРС, КЛУБ, САУТ, ознакомиться по нему с состоянием электровоза, с выполнением ремонта по записи сдавшего машиниста. Если приемка производится в депо при невыполнении ремонта потребовать от ТЧД его выполнения или замены электровоза;

• проверить выполнение ТО-1 сдавшей электровоз бригадой, если оно не выполнено или выполнено с плохим качеством, сделать об этом запись в журнале ТУ-152;

• осмотреть механическую часть, обратив особое внимание на отсутствие проворота и состоянии бандажей, состояние рессорного подвешивания, автосцепных устройств и предохранительных устройств от падения деталей на путь;

• проверить наличие песка в бункерах и работу песочниц;

• выполнить работы, предусмотренные Инструкцией по эксплуатации тормозов подвижного состава железных дорог.

продуть пневматические магистрали порядком, установленным местными инструкциями.

• осмотреть буксовые узлы, обратив особое внимание на надежность болтовых креплений, поводков, резинометаллических элементов, отсутствие трещин в корпусах и буксовых крышках, проверить на ощупь температуру нагрева подшипников;

• осмотреть с «земли» состояние крышевого оборудования;

• проверить четкость работы приводов аппаратов, состояние и крепление проводов, отсутствие утечек воздуха, состояние предохранителей, наличие и исправность сигнальных ламп, измерительных приборов и ламп освещения, проверить крепление и работу вспомогательных машин и подвижность рам токоприемников при подъеме и опускании;

• проверить работу звуковых сигналов, прожектора, буферных фонарей, освещения;

• проверит уровень масла в картерах компрессоров;

• проверить показания счётчиков электроэнергии;

• проверить наличие инструмента, инвентаря, запасных частей и материалов, приспособлений для сбора аварийных схем, сигнальных принадлежностей, тормозных башмаков (количество и номера их должны быть записаны в журнал формы ТУ-152), состояние аптечки, противопожарного инвентаря, защит­ных средств, состояние средств снегозащиты, обтирочных и смазочных мате­риалов. При приёмке электровоза в депо, пополнить недостающее. При при­емке на линии — потребовать от сдающей бригады составление акта формы ТУ-156;

• проверить работу АЛСН (КЛУБ), САУТ, ПРС и других устройств, обеспечивающих безопасность движения;

• проверить работу гребнесмазывателя и устройства контроля плотности тормозной магистрали;

• выполнить требования инструкции по противопожарной безопасности и проверить состояние противопожарных мест, не допуская скопления тряпок, ветоши, масла и других горючих материалов.

• если при приёмке в депо или в пункте оборота обнаружена неисправность, которая не может быть устранена за время приёмки, машинист обязан поставить в известность дежурного по депо (пункту оборота) и сделать об этом запись в журнал формы ТУ-152. После этого по его распоряжению производится замена электровоза.

• расписаться о приемке электровоза в журнале формы ТУ-152 и нести ответственность за его исправность до следующей сдачи или до постановки его на ТО или ТР.

Примечание: Порядок приёмки электровоза определяется местной инструкци­ей, утверждённой начальником депо.

При приёмке электровоза, выдаваемого под пассажирский поезд при управлении одним машинистом, а также в случае смены локомотивных бригад без отцепки электровоза от состава в зависимости от местных условий объём приёмки может быть сокращён. В этом случае, а также при эксплуатации электровозов несколькими депо, инструкция должна быть утверждена начальником службы локомотивного хо­зяйства дороги. При эксплуатации электровозов локомотивными бригадами несколь­ких дорог местная инструкция утверждается начальниками служб локомотивного хозяйства этих дорог.

Сдача электровоза.

• произвести, если это необходимо, дополнительную проверку неисправных устройств с целью уточнения характера их состояния и причин повреждения;

• закончить выполнение цикла ТО-1, уборку электровоза и в журнале формы ТУ-152 сделать подробную и разборчивую запись обо всех отклонениях в работе его узлов, оборудования, схемы, АЛСН (КЛУБ), САУТ, ПРС и других приборов безопасности, списать показания счетчиков, указать свою фамилию, депо, дату, время сдачи и заверить запись личной подписью;

• кроме записи в журнале ТУ-152 , устно проинформировать принимающую бригаду о работе электровоза, особенно о замеченных признаках ненормальной работы отдельных узлов или схемы, включении в работу систем резервирования, применении аварийных схем;

• при сдаче электровоза, работающего на аварийной схеме, подробно объяснить ее действие, особенно если она нетиповая. При сдаче электровоза в депо аварийная схема должна быть разобрана полностью или частично, если это согласованно со старшим мастером (мастером) или бригадиром;

• неисправность, обнаруженная при сдаче устраняется силами обеих бригад;

• за несвоевременную запись о неисправности электровоза или ее скрытии бригада несет ответственность,

• при отсутствии инструмента, инвентаря, сигнальных принадлежностей сделать запись в журнале формы ТУ-152 и приложить акт формы ТУ-156.

В повседневной деятель­ности локомотивные бригады имеют значительно меньше времени на приемку, так как ее выполняют на станционных путях в парке отправления, зачастую без отцепки электровоза от поезда. За 20— 30 мин, выделяемых обычно на приемку, бригада осматривает и про­веряет только самое основное. Перед тем как приступить к приемке электровоза, машинист узнает у прибывшей бригады, как работали локомотив в целом и его отдельные узлы во время рейса. Если сдающая бригада отмечает, что токоприемники, вспомогательные машины, тяговые двигатели и выпрямительные установки действуют хорошо, машинист уделяет основную часть времени, отводимого на приемку, проверке механи­ческого оборудования, подшипниковых узлов и быстрому осмотру аппаратуры, установленной в высоковольтной камере, проверяет наличие пломб на защитной и контрольной аппаратуре.

При любых условиях бригада внимательно осматривает колес­ные пары, буксы, тормозную и рессорную системы, приемное устрой­ство автостопа и автосцепку, так как от состояния этих узлов в первую очередь зависит безопасность движения, а также проверяет действие песочниц, световых и звуковых сигналов, измерительных приборов и запас песка.

Если во время приемки электровоз не отцепляют от состава, тo действие тормозной рычажной передачи проверяют краном вспо­могательного локомотивного тормоза. Работу воздухораспределителя (электровоза в этом случае контролируют при опробовании тормозов всего поезда. Действие вентиляторов и компрессоров с целью эконо­мии времени проверяют во время пробы тормозов; подачу компрес­сором в этом случае точно установить невозможно, так как нельзя отключать тормозную магистраль.

В процессе приемки необходимо периодически проверять давление в главных резервуарах, напряжение аккумуляторной батареи.

Помощник машиниста устанавливает, есть ли на электровозе запас смазочных и обтирочных материалов, принимает сигнальные принадлежности, тормозные башмаки, противопожарный инвентарь и инвентарь по технике безопасности, а также инструмент.

В обязанности помощника машиниста входит проверка состояния подшипниковых узлов колесных пар и тяговых двигателей. По ука­занию машиниста он может принимать участие в осмотре и других узлов электровоза. В сильные морозы во время приемки помощник периодически продувает влагосборники и маслоотделители пневма­тических магистралей.

Если от букс моторно-осевых подшипников в сырую погоду идет пар, а зимой снег на них подтаивает, это указывает на ненормальный нагрев подшипников. Такие подшипники осматривают через верхний люк буксы и перебирают подбивку.

Во время сдачи электровоза машинист прибывшей бригады обыч­но большую часть отведенного времени осматривает внутрикузовое оборудование. Помощник машиниста в это время пополняет запас смазки, приводит в порядок внутрикузовные помещения и вытирает детали механической части. Если сдающий машинист выс­казывает замечания о нечеткой работе того или иного узла, то принимающий машинист выделяет время на осмотр этого узла.

Неисправность, обнаруженную в процессе приемки-сдачи, устра­няет прибывшая бригада. При невозможности устранить неисправ­ность своими силами принимающий машинист ставит в известность дежурного по депо (пункту оборота) для принятия мер.

Подъем на крышу допустим только на тех путях, где снято напря­жение (мачтовый разъединитель заперт, горит разрешающий сиг­нальный огонь). Подниматься на крышу можно, только убедившись, что опущены оба токоприемника электровоза (у всех секций электро­возов, работающих по системе многих единиц). Во время нахожде­ния на крыше не следует касаться контактного провода. Осмотр и ремонт крышевого оборудования можно вести лишь при хорошем освещении. Ходить по крыше надо очень осторожно, особенно зимой, когда мостки покрыты снегом, изморозью и очень скользкие.

Прибывший машинист записывает в Журнале технического сос­тояния электровоза, как работал локомотив и какие замечены неполадки. Принимающий машинист читает эту запись и, если было отмечено, что нужен ремонт, проверяет, выполнен ли он, после чего расписывается в приемке электровоза.

Торможение двигателей электронным и сверхсинхронным способом

Эффект электронного торможения достигается относительно просто с помощью регулятора скорости, оснащенного тормозным резистором. Асинхронный двигатель действует как генератор. Механическая энергия рассеивается на ограничительном резисторе без увеличения потерь в самом двигателе.

Эффект торможения проявляется, когда двигатель достигает верхней точки синхронной скорости с переходом на более высокие значения. Здесь фактически инициируется режим асинхронного генератора и развивается тормозной момент. Возникающие при этом потери энергии восстанавливаются электросетью.

Подобный режим работы проявляется на двигателях подъёмников при спуске груза с номинальной скоростью. Тормозной момент полностью уравновешивается крутящим моментом от нагрузки.

За счёт этого равновесия удаётся тормозить не ослаблением скорости, а выводом двигателя в режим работы на постоянной скорости.

Для варианта эксплуатации моторов с фазным ротором, все или часть резисторов ротора должны быть накоротко замкнутыми, чтобы двигатель не развивал движение значительно выше номинальной скорости.

Сверхсинхронная система функционально видится идеальной для ограничения движения под нагрузкой, потому что:

1. Скорость остаётся стабильной и практически не зависит от вращающего момента,
2. Энергия восстанавливается и возобновляется в сети.

Тем не менее, сверхсинхронное торможение электродвигателей поддерживает только одну скорость вращения, как правило, номинальное вращение. На частотно-регулируемых двигателях используются сверхсинхронные схемы, благодаря которым изменяется скорость вращения вала от верхнего значения к нижнему значению.

Сверхсинхронное торможение легко достигается с помощью электронного регулятора скорости, который автоматически запускает эту систему при понижении частоты.

Другие тормозные системы

Редко, но всё-таки встречаются системы однофазного торможения. Эта методика включает питание двигателя между двумя фазами сети и подключает незанятый терминал к одному из двух других сетевых подключений.

Тормозной момент ограничивается 1/3 максимального крутящего момента двигателя. Этой системой невозможно остановить мотор на полной нагрузке.

Поэтому такая схема традиционно дополняется противоточным методом. Вариант однофазной блокировки характеризуется значительным дисбалансом и высокими потерями.

Также применяется торможение электродвигателей ослаблением вихревых токов. Здесь работает принцип, аналогичный тому, что используется на промышленных транспортных средствах в дополнение к механическому торможению (электрические редукторы).

Механическая энергия рассеивается в редукторе скорости. Замедление и остановка электродвигателя контролируется простым возбуждением обмотки. Выраженный недостаток этого метода — значительное увеличение инерции.

Торможение асинхронных двигателей

Что это такое рекуперация применительно к асинхронным машинам? В данном случае это лишь один из видов торможения. Два других это:

• динамическое замедление;
• торможение противовключением.

Каждый из них имеет свои особенности.

Рекуперативное торможение асинхронного двигателя

Асинхронный двигатель (АД) превращается в генератор тогда, когда скольжение ротора в поле статора увеличивается. Это осуществимо тремя способами:

• уменьшение частоты напряжения питания, при котором ротор начинает вращаться со скоростью, опережающей синхронную;
• в машинах, имеющих две и более скорости вращения, при переключении обмоток или изменении количества включенных полюсов;
• в двигателях с фазным ротором, путём изменения сопротивления, включенного в цепи обмоток ротора.

Величина скольжения во всех случаях превышает единицу, и машина переходит в режим генерации и возвращает энергию.

Противовключение

Такой способ редко применяется из-за недостатков, связанных с тем, что есть необходимость менять местами фазы между собой. Это вызывает изменение направления движения, но величина рабочего тока возрастает в десять раз. К тому же необходимо прекращать дальнейшую подачу напряжения, чтобы после торможения двигатель не вращался в противоположную сторону.

Динамическое торможение асинхронного двигателя

Такое снижение скорости вращения получают при подаче постоянного напряжения на статорную обмотку. Созданное в результате этого магнитное поле статора действует на обмотки ротора. В них появляется ЭДС, и начинает протекать ток. Сила тормозного момента, возникающего при выделившейся при этом мощности, напрямую зависит от скорости вращения электродвигателя. Двигатель превращается в генератор с закороченными выходными клеммами и отдаёт в сеть энергию.

Замена или дополнение механического тормоза на рекуперативное замедление движения позволяет вернуть энергию для её повторного использования. Рекуперация, как одно из направлений экономии сырья и энергии, позволяет повысить экономию и эффективность технологических процессов.

голоса

Рейтинг статьи

Схемы конденсаторного торможения электродвигателей

Конденсаторное торможение асинхронных двигателей

На рисунке приведена схема включения двигателя при конденсаторном торможении. Параллельно обмотке статора включают конденсаторы, обычно соединенные по схеме треугольника.

При отключении двигателя от сети токи разряда конденсаторов создают магнитное поле, вращающееся с низкой угловой скоростью. Машина переходит в режим генераторного торможения, частота вращения снижается до значения, соответствующего частоте вращения возбужденного поля. Во время разряда конденсаторов появляется большой тормозной момент, который с уменьшением частоты вращения падает.

В начале торможения происходит быстрое поглощение запасенной ротором кинетической энергии при малом тормозном пути. Торможение резкое, ударные моменты достигают 7 Мном. Значение пика тормозного тока при самых больших значениях емкости не превышает пускового тока.

С ростом емкости конденсаторов тормозной момент увеличивается и торможение длится до более низкой частоты вращения. Исследования показали, что оптимальное значение емкости лежит в пределах 4 — 6 Сном. Конденсаторное торможение прекращается при частоте вращения 30 — 40% номинальной, когда частота вращения ротора становится равной частоте вращения поля статора от возникающих в статоре свободных токов. При этом в процессе торможения поглощается более 3/4 кинетической энергии, запасенной приводом.

Для полной остановки двигателя по схеме на рисунке 1,а необходимо наличие на валу момента сопротивления. Описанная схема выгодно отличается отсутствием переключающих аппаратов, простотой обслуживания, надежностью и экономичностью.

При глухом подключении конденсаторов параллельно двигателю можно применять только такие типы конденсаторов, которые рассчитаны на длительную работу в цепи переменного тока.

Если торможение осуществляется по схеме рисунке 1 с подключением конденсаторов после отключения двигателя от сети, возможно применение более дешевых и малогабаритных металлобумажных конденсаторов типов МБГП и МБГО, предназначенных для работы в цепях постоянного и пульсирующего тока, а также сухих полярных электролитических конденсаторов (КЭ, КЭГ и др.).

Конденсаторное торможение с глухо подключенными по схеме треугольника конденсаторами целесообразно применять для быстрой и точной остановки электроприводов, на валу которых действует момент нагрузки не менее 25% номинального момента двигателя.

Для конденсаторного торможения может быть применена и упрощенная схема: однофазное включение конденсаторов (рис. 1,6). Для получения такого же тормозного эффекта, как при трехфазном включении емкости, необходимо, чтобы емкость конденсатора в однофазной схеме была в 2,1 раза больше емкости в каждой фазе в схеме на рис. 1,а. При этом, однако, емкость в однофазной схеме составляет лишь 70% суммарной емкости конденсаторов при их трехфазном включении.

Потери энергии в двигателе при конденсаторном торможении наименьшие по сравнению с другими видами торможения, поэтому оно рекомендуется для электроприводов с большим числом включений.

При выборе аппаратуры следует учесть, что контакторы в цепи статора должны быть рассчитаны на ток, протекающий по конденсаторам. Для устранения недостатка конденсаторного торможения — прекращения действия до полной остановки электродвигателя — используют его сочетания с динамическим имагнитным торможением.

Торможение противовключением.

Допустим, что двигатель работает в основном (двигательном) режиме с номинальной нагрузкой. При отключении двигатели от сети вращающий момент М = 0, но якорь двигателя за счет кинетической энергии вращающихся масс электропривода некоторое время будет продолжать вращение, т.е. произойдет выбег двигателя.

Чтобы уменьшить время выбега двигателя, применяют торможение противовключением. С этой целью изменяют полярность напряжения на клеммах обмотки якоря (полярность клемм обмотки возбуждения должна остаться прежней) и напряжение питания обмотки якоря становится отрицательным (- U). Но якорь двигателя под действием кинетической энергии вращающихся масс электропривода сохраняет прежнее (положительное) направление вращения, и так как направление магнитного потока не изменилось, то ЭДС якоря Еа также не меняет своего направления и действует согласно напряжению (-U), при этом ток якоря создается суммой напряжения сети U и ЭДС якоря Еа (рис. 13.15, в):

где rт, — сопротивление резистора в цепи якоря двигателя.

В этих условиях электромагнитный момент станет отрицательным.

Под действием тормозящего момента — Mт, частота вращения якоря уменьшается, достигнув нулевого значения.Если в этот момент цепь якоря не отключить от сети, то произойдет реверсирование двигателя и его якорь под действием момента, который прежде был тормозным, начнет вращение в противоположную сторону. При этом двигатель перейдет в двигательный (основной) режим с отрицательными значениями частоты вращения и вращающего момента. Во избежание нежелательного реверсирования операцию торможения противовключением автоматизируют, чтобы при нулевом значении частоты вращения цепь якоря отключалась от сети.